Diplomprüfung in TM 1, SS07 - Institut für Technische und ...
Diplomprüfung in TM 1, SS07 - Institut für Technische und ... Diplomprüfung in TM 1, SS07 - Institut für Technische und ...
Aufgabe 2 (16 Punkte) Ein Gelenkbalken (Länge 5a, Biegesteifigkeit EI) ist in den Punkten A und B gelagert. Der Balken ist wie skizziert durch eine Streckenlast q 0 sowie durch eine Kraft F = 2 2q a unter 45° belastet. A a o F = 2 45° 2a 2q o a 2a B q 0 x a) Bestimmen Sie den Normalkraftverlauf N(x), die kontinuierliche Belastung q(x) sowie Querkraft Q(x) und Biegemomentverlauf M(x) im Gelenkbalken mit Hilfe von Klammerfunktionen. N(x) = _ q(x) = _ Q(x) = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ z M(x) = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Der Balken wurde freigeschnitten _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ F Ax M A F = 2 45° 2q o a q 0 x b) Zeichnen Sie den Normal-, Querkraft- und Biegemomentenverlauf. F Az F Bz N(x) z a 2a 2a q 0 a a a 5a x − q 0 und die Lagerreaktionen und Momente ergeben sich zu FAx = 2q oa , FAz = −3q oa , FBz = −q oa , M = 5q a A o 2
Q(x) und für den rechten Balkenteil (3a ≤ x ≤ 5a) ergibt sich Biegelinie w 2 (x) zu 1 ⎡qo 4 ⎤ w 2(x) = { x 3a} + D1x + D2 EI ⎢ − 24 ⎥ . ⎣ ⎦ q 0 a a − q 0 a 5a x c) Wie lauten die Randbedingungen für die Biegelinie w 1 (x)? , − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − d) Wie lauten die Randbedingungen für die Biegelinie w 2 (x)? M(x) , − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − q 2 0 a − q 2 0 a a 5a x e) Berechnen Sie die Durchbiegung im Gelenk. w 1 (3a) = _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Aufgrund des Gelenks bei x=3a hat die Ableitung der Biegelinie dort eine Unstetigkeitsstelle. Die Biegelinien der Balkenstücke links und rechts des Gelenks müssen daher getrennt voneinander betrachtet werden. Für den linken Balkenteil (0 ≤ x ≤ 3a) ergibt sich die Biegelinie w 1 (x) zu 1 ⎡ 1 3 1 3 5 2 ⎤ 2 w1(x) = qoax qoa{ x a} qoa x + C1x + C2 EI ⎢− + − + 2 3 2 ⎥ , ⎣ ⎦
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- Seite 7 und 8: ) Bestimmen Sie die Flächenmittelp
Aufgabe 2 (16 Punkte)<br />
E<strong>in</strong> Gelenkbalken (Länge 5a, Biegesteifigkeit EI) ist <strong>in</strong> den Punkten A <strong>und</strong> B<br />
gelagert. Der Balken ist wie skizziert durch e<strong>in</strong>e Streckenlast q 0 sowie durch<br />
e<strong>in</strong>e Kraft F = 2 2q a unter 45°<br />
belastet.<br />
A<br />
a<br />
o<br />
F = 2<br />
45°<br />
2a<br />
2q<br />
o<br />
a<br />
2a<br />
B<br />
q 0<br />
x<br />
a) Bestimmen Sie den Normalkraftverlauf N(x), die kont<strong>in</strong>uierliche Belastung<br />
q(x) sowie Querkraft Q(x) <strong>und</strong> Biegemomentverlauf M(x) im Gelenkbalken<br />
mit Hilfe von Klammerfunktionen.<br />
N(x) =<br />
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q(x) =<br />
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Q(x) =<br />
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F Ax<br />
M A<br />
F = 2<br />
45°<br />
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q 0<br />
x<br />
b) Zeichnen Sie den Normal-, Querkraft- <strong>und</strong> Biegemomentenverlauf.<br />
F Az<br />
F Bz<br />
N(x)<br />
z<br />
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2a<br />
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q 0 a<br />
a<br />
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5a<br />
x<br />
− q 0<br />
<strong>und</strong> die Lagerreaktionen <strong>und</strong> Momente ergeben sich zu<br />
FAx = 2q oa<br />
, FAz<br />
= −3q<br />
oa<br />
, FBz<br />
= −q<br />
oa<br />
, M = 5q a<br />
A<br />
o<br />
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