Unterrichtsmaterial zur Festigkeitslehre

Allgemeines

Referatthemen zur Festigkeitslehre (PDF). Nach dem Unterricht zu den Grundlagen in der Festigkeitslehre lasse ich die einzelnen Beanspruchungsarten mit Übungsaufgaben von Schülern referieren. Das Blatt ist als Folie gedacht und enthält folgende Referatthemen mit detaillierten Aufgaben: Zugfestigkeit und Druckfestigkeit berechnen, Flächenpressung berechnen, Scherfestigkeit und Schneidfestigkeit berechnen, Biegehauptgleichung und ein axiales Widerstandsmoment herleiten, Biegelinie und maximales Biegemoment herleiten, Biegefestigkeit berechnen, Torsionshauptgleichung und ein polares Widerstandsmoment herleiten, Torsionsbeanspruchung berechnen und Knickung berechnen.

Einstieg: externe Kräfte und Momente (freimachen), interne Kräfte und Momente (freischneiden), Spannungen im Werkstück
Allzweckformel für die Festigkeitsberechnung
Im Einzelnen durch Schülerreferate: Zug- und Druckfestigkeit; Flächenpressung; Scherfestigkeit und Schneidkräfte; Biegespannung mit Biegemomentenverlauf, Herleitung der Biegehauptgleichung und dem Widerstandsmoment für ein einfaches Rechteckprofil; Torsionsspannung mit Herleitung der Torsionshauptgleichung und dem polaren Widerstandsmoment für ein einfaches Rundprofil;
Übersicht über die Formelgrößen bei der Festigkeitsberechnung

Übungsaufgaben zur Festigkeitkeitsberechnung im TG (PDF, mit Lösungen). Es handelt sich um Aufgaben aus ehemaligen Abiturprüfungen, die nach Themen sortiert sind.
Zur weiteren Übung und Vorbereitung auf Klassenarbeiten und Abitur empfehle ich ehemalige Abiturprüfungen zum Download. Wenn man davon 5 bis 10 sorgfältig durchgerechnet hat, ist das TM-Abi gesichert.
Mathias Wiegleb bietet auf seiner Webseite einige Aufgaben zu Statik und Festigkeitslehre. (09/2003; URL gewechselt 2004)

Die Darstellung einer Bolzenverbindung mit Augenlasche (PDF) soll verdeutlichen, welche Flächen durch Flächenpressung und Scherung belastet sind.

Ein Beispiel für die zeichnerische Ermittlung von Auflagerkräften, Querkraftverlauf und Biegemomentenverlauf findet man bei Reinhard Billich. (02/2003)

Knickung ist nicht Bestandteil des Lehrplanes für Technische Gymnasien in Baden-Württemberg.

Kleines Experiment zum Thema Wärmeausdehnung und Knickbelastung: Man nehme eine gerade Eisenbahnstrecke und einen extrem heißen Sommertag.
Beobachtung: Wenn die Schiene sich nicht mehr ausdehnen kann und genügend Spannung aufbaut, knickt sie. In diesem Fall wurden die Schwellen von den Schienen seitlich durch das Schotterbett geschoben.
So geschehen am Sonntag, den 11.08.03, auf der Strecke des Chanderli.