Konstruktion und Berechnung eines Modells zur experimentellen Spannungsanalyse am Schubfeldträger

Abstract

Eine im Leichtbau häufig verwendete Idealisierung ist der Schubfeldträger, dessen Verhalten durch die Schubfeldtheorie beschrieben wird. Sie kann bei der Berechnung dünnwandiger, durch Gurte bzw. Stringer und Pfosten versteifter Strukturen eingesetzt werden. Kern der Theorie ist, dass wenn ein dünnwandiges, mit Steifen verstärktes Profil über eine Querkraft eine Biegebelastung erfährt, diese sich aufteilt auf eine Normalkraftbelastung in den Steifen und eine Schubbelastung im dünnen Hautfeld. Mit Hilfe dieser Idealisierung lassen sich Leichtbaustrukturen sehr leicht berechnen. Ziel dieser Arbeit ist die Konstruktion und Berechnung eines Schubfeldträgermodells für den Einsatz in der Lehre. Das Modell muss dem Ideal der Schubfeldtheorie gerecht werden und dem Lernenden das theoretisch Erfahrene und Berechnete experimentell zugänglich machen. Außerdem soll mit Hilfe des Modells der Schubfeldträger mit anderen Leichtbaumodellen verglichen werden können. Der Aufbau des Modells orientiert sich in Form, Größe und Aufbau daher an bereits an der Hochschule vorhandenen Modellen und ist mit der gleichen Messmitteltechnik zu betreiben.

An often used idealization in light weight structures is the shear web structure, based on the shear web theory. It serves the calculation of thin-walled structures, supported by rods. It is based on the knowledge that in case of a bending moment, forced by a vertical load, the rods take all the normal forces and the thin shear webs become diagonal tension fields. Aim of this thesis is to design and to calculate a model for application in teaching. The model needs to represent the shear web theory. In supplement to calculations it is intended to support the understanding of the students. Further it should be capable to compare the shear web theory with other light weight theories. Therefore the structure is based on other light weight models which are already used in HAW.