Belastung (Physik)

Belastungen eines statisch bestimmten Stabes mit Kraftgrößen, Temperatur und einer Auflagerverschiebung

Als Belastung – kurz: Last – werden alle äußeren Kraftgrößen (Kräfte und Momente) bezeichnet, die auf ein Bauteil wirken, aber auch äußere Zwänge oder Verschiebungen werden häufig unter diesem Begriff zusammengefasst.

Grundlagen

Entsprechend dem newtonschen Reaktionsprinzip führt dies, sofern sich die Belastungen nicht gegenseitig aufheben, zu einer Beanspruchung im Bauteil, die als Spannung ausgedrückt wird und je nach Steifigkeit entsprechende Gestaltänderungen (Deformationen) auslöst.

Nach der Lastverteilung werden unterschieden:

Grundlegend ist die Belastungsrechnung in der gesamten Technik für die Ermittlung von Grenzlasten, bei denen die Querschnittsspannungen zum Bruch oder anderem Versagen führt, und damit zur Festlegung von notwendiger Tragfähigkeit und zulässiger Nutzlast.

Zeitliche Änderungen (dynamische Last)

Beispiele für den zeitlichen Kraftverlauf zu den drei Belastungsfällen

Belastungen können sich zeitlich ändern. Daher werden folgende Fälle unterschieden:

Die Belastungsfälle II und III können weiter beschrieben werden, indem von einem praktisch häufigen periodischen (zumeist sinusförmigen) zeitlichen Belastungsverlauf ausgegangen wird. Ausschlaggebend sind dann das obere bzw. untere Maximum der Belastungskurve. Ihr Verhältnis, auch Belastungsverhältnis genannt, ist der R-Wert

R = \frac{F_{\rm min}}{F_{\rm max}} = \frac{\sigma_{\rm min}}{\sigma_{\rm max}}.

Wenn entsprechend der Vorzeichenkonvention Druckspannungen mit negativem und Zugspannungen mit positivem Vorzeichen versehen werden, so können für R folgende Spezialfälle unterschieden werden, die jeweils eigene Bezeichnungen tragen:

R-Wert \sigma_{\rm  min} \sigma_{\rm max} Bezeichnung
 0 {\displaystyle 0} >0 Zugschwellbelastung (Fall I)
\infty <0 {\displaystyle 0} Druckschwellbelastung (Fall II)
-1 <0 -\sigma_{\rm  min} Wechselbelastung (Fall III)
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Basierend auf einem Artikel in: Extern Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 17.04. 2024