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Gleichgewicht am verformten System - Teil 1

Es soll nun wieder um die druckbelasteten Stäbe gehen. Zur Untersuchung ihrer Stabilität muss bestimmt werden, in welchen Gleichgewichtszustand sich der Stab befindet. Da es nur selten möglich ist am Bauteil selbst zu testen, wie es auf eine Störung seiner Gleichgewichtslage reagiert, muss man Möglichkeiten finden um auf rechnerischem Wege zu einem Ergebnis zu kommen.

Eine Vorgehensweise, die bei allen Stabilitätsproblemen angewandt werden kann, ist die Untersuchung des Gleichgewichts am verformten System. Aus der Mechanik ist bekannt, dass ein Körper, der sich in Ruhe befindet, zwangsläufig die Gleichgewichtsbedingungen (ΣH = 0, ΣV = 0, ΣM = 0) erfüllen muss. Wenn ein Stab im verformten Zustand die Gleichgewichtsbedingungen erfüllt, heißt das, er bleibt in genau der ausgelenkten Lage, in die er durch eine Störung gebracht wird. Er zeigt keinerlei Bestreben in seine Ausgangslage zurückzukehren oder die Verformung zu vergrößern. Wenn man sich an die Beispiele zu den Gleichgewichtslagen erinnert, merkt man sofort, dass sich der Stab in einer indifferenten Gleichgewichtslage befinden muss. Die Druckkraft auf den Stab wird als Variable verwendet um die Gleichgewichtsbedingungen zu erfüllen. Die zur indifferenten Gleichgewichtslage gehörende Druckkraft bezeichnet man als kritische Knicklast, da sie genau den Übergang vom stabilen zum instabilen Zustand bezeichnet.

Genaueres über das Aufstellen von Gleichgewichtsbedingungen an ebenen Systemen finden Sie hier. Gleichgewichtsbedingungen

Es soll nun noch einmal zusammengefasst werden, wie man vorgeht, um die Stabilität eines Druckstabes zu beurteilen.

Merke!
  1. Den Stab in verformten Zustand und mit sämtlichen angreifenden und resultierenden Kräften und Momenten darstellen. Die Druckkraft auf den Stab als Variable betrachten.
  2. Die Gleichgewichtsbedingungen (ΣH = 0, ΣV = 0, ΣM = 0) für den verformten Stab aufstellen.
  3. Die Druckkraft F auf den Stab so bestimmen, dass die Gleichgewichtsbedingungen erfüllt sind und indifferentes Gleichgewicht herrscht.
  4. Die in Punkt 3 bestimmte Druckkraft ist die kritische Knicklast Fki des Stabes, wird F > Fki tritt Stabilitätsversagen ein.

Auf der nächsten Seite wird dieses Vorgehen, dann nochmals anhand eines Beispiels vertieft.


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