Overview

Die vorliegende Arbeit entstand am lnstitut fUr Strahlantriebe und Turboarbeits- maschinen der Rheinisch-Westfalischen Technischen Hochschule Aachen und wurde von seinem Leiter, Herrn Professor Dr.-lng. W. DETTMERING, angeregt und betreut. Die Arbeit beschaftigt sich mit der experimentellen und rechnerischen Ermittlung von Spannungskonzentrationen in gekerbten rotierenden Scheiben. Als experimentelles Untersuchungsverfahren wurde dabei die spannungsoptisch-stroboskopische Methode gewahlt und zur Reife entwickelt. Als Rechenverfahren wurde die Auflosung der lntegralgleichungen der ebenen Elastizitatslehre mittels linearer Gleichungssysteme angewendet. Die Untersuchungen wurden mit Unterstiitzung des Landesamtes fiir Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen durchgefiihrt, dem an dieser Stelle fiir seine finanzielle Hilfe freundlich gedankt wird. 3 Ubersicht Die einschlagige Literatur auf dem Gebiet der Spannungsermittlung an rotierenden Scheiben und Ringen stellt flir den Fall vorhandener Rotationssymmetrie nahezu erschopfende Informationen bereit. Der Fall gestorter Rotationssymmetrie, zum Bei- spiel durch Kerben am AuBenrand oder in der Nabe, wird dagegen meistens schon im Vorwort ausgeklammert. Vereinzelte experimentelle Arbeiten, die sich des spannungs- optischen Einfrierverfahrens oder der spannungsoptisch-stroboskopischen Untersu- chungsmethode bedienen, wurden erst im letzten Jahrzehnt bekannt. Die vorliegende Arbeit enthalt zunachst einen experimentellen Beitrag zur Verbesserung des spannungsoptisch-stroboskopischen MeBverfahrens, angewandt auf Probleme der Kerbwirkung in rotierenden ebenen Scheiben. 1m zweiten Teil der Arbeit wird unabhangig von den Problemen und Ergebnissen des ersten Teils versucht, auch einen Beitrag zur numerischen Spannungsberechnung in Scheiben mit gestorter Rotationssymmetrie zu liefern. Dieser Beitrag hat die numeri- sche Anwendung der seit langem bekannten Integralgleichungen von WEINEL [8] zum Gegenstand.

Full Product Details

Author:   Heinz Gallus
Publisher:   Springer Fachmedien Wiesbaden
Imprint:   Springer VS
Edition:   1971 ed.
Volume:   2205
Dimensions:   Width: 17.00cm , Height: 0.60cm , Length: 24.40cm
Weight:   0.209kg
ISBN:  

9783531022055

ISBN 10:   3531022059
Pages:   110
Publication Date:   01 January 1971
Audience:   Professional and scholarly ,  Professional & Vocational
Format:   Paperback
Publisher's Status:   Active
Availability:   In Print  
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Language:   German

Table of Contents

1. Einfuhrung.- 2. Beitrag zur Verbesserung der spannungsoptisch-stroboskopischen Untersuchungsmethode, nachgewiesen an Anwendungsbeispielen zur experimentellen Spannungsermittlung an ebenen, nicht rotationssymmetrisch berandeten rotierenden Scheiben.- 2.1 Zur spannungsoptisch-stroboskopischen Untersuchungsmethode.- 2.1.1 Weiterfuhrung dieser Methode gegenuber bisherigen Verfahren und Anwendungen.- 2.1.2 Prufstandaufbau und Versuchstechnik.- 2.1.2.1 Versuchseinrichtung.- 2.1.2.2 Modell- und Fotomaterial.- 2.1.2.3 Versuchsdurchfuhrung und Versuchsauswertung.- 2.1.3 Modellgesetze.- 2.2 Anwendungsbeispiele der spannungsoptisch-stroboskopischen Methode auf Spannungsprobleme an ebenen rotierenden Scheiben mit Stoerung der Rotationssymmetrie durch krummlinige Berandung oder exzentrische Bohrungen.- 2.2.1 Ermittlung der Spannungskonzentrationen im Scheibenrand bei ausschliesslicher Belastung durch Fliehkrafte.- 2.2.1.1 Exzentrische Bohrungen.- 2.2.1.2 Kerben verschiedener Form, Groesse und Zahl am Scheibenaussenrand; Variation der Kerbtiefe, Kerbbreite und Kerbanzahl fur folgende Kerbformen.- 2.2.1.2.1 U-foermige radiale Kerben mit halbkreisfoermigem Kerbgrund.- 2.2.1.2.2 U-foermige radiale Kerben mit elliptischem Kerbgrund.- 2.2.1.2.3 Einfluss des Nabenverhaltnisses.- 2.2.1.2.4 V-foermige Kerben mit kreisfoermigem Kerbgrund.- 2.2.1.2.5 Sinusfoermiger Scheibenrand.- 2.2.1.3 Kerben verschiedener Form, Groesse und Zahl in der Scheibennabe.- 2.2.1.3.1 U-foermige radiale Kerben.- 2.2.1.3.2 Nabe mit Nut und Passfeder bei scharfkantigen und abgerundeten Nutecken unter vorwiegender Fliehkraftbelastung.- 2.2.1.3.3 Kerbverzahnte Scheibennabe unter Fliehkraftbelastung bei vernachlassigbar kleinem Drehmoment.- 2.2.2 Messung der Spannungskonzentration an den Kerbrandern bei kombinierter Belastung aus Fliehkraft und Wirkung ausserer Krafte und Momente.- 2.2.2.1 Anwendung des Superpositionsprinzips zur Erleichterung der Messaufgabe.- 2.2.2.2 Beschreibung der Versuchseinrichtung zur statischen Belastung von Modellscheiben durch aussere Momente.- 2.2.2.3 Superposition der Spannungskonzentrationen aus Fliehkraft- und Momentenbelastung an der kerbverzahnten Scheibennabe.- 2.3 Zusammenfassung.- 3. Beitrag zur numerischen Spannungsermittlung an ebenen, krummlinig berandeten rotierenden Scheiben mit Hilfe von Integralgleichungen.- 3.1 Bekannte Anwendungen von Integralgleichungen auf ebene Probleme der Elastizitatstheorie.- 3.2 Anwendung der Integralgleichungen nach Miche und Weinel zur Spannungsberechnung in ebenen, krummlinig berandeten rotierenden Scheiben.- 3.2.1 Aufgabenstellung.- 3.2.2 Formulierung der theoretischen Grundlagen fur die numerische Behandlung des Problems durch Integralgleichungen.- 3.2.2.1 Ebener Spannungszustand in rotierenden Scheiben; Einfuhrung der Spannungsfunktion.- 3.2.2.2 Formulierung der Randbedingungen.- 3.2.2.3 Darstellung der Spannungsfunktion durch Singularitaten am Rande einfach zusammenhangender Scheiben.- 3.2.2.4 Die Integralgleichungen des ebenen Spannungszustandes nach Weinel.- 3.2.2.5 Untersuchung der Integralgleichungskerne an den singularen Stellen.- 3.2.2.6 UEbergang vom System simultaner Integralgleichungen auf ein lineares Gleichungssystem.- 3.2.3 Massnahmen zur Erhoehung der Rechengenauigkeit des Verfahrens.- 3.2.3.1 Erhoehung der Aufpunktzahl; oertliche Aufpunktverdichtung mit Hilfe von Verzerrungsfunktionen.- 3.2.3.2 Ausnutzung vorhandener Symmetriebedingungen.- 3.2.3.3 Verbesserte Mittelwertbildung bei der Integration der Kernfunktionen.- 3.2.3.4 Einbeziehung der bekannten Loesungsfunktionen in die Mittelwertbildung bei der Kernintegration.- 3.2.4 Beispielrechnungen.- 3.2.4.1 Die elliptisch berandete, rotierende Scheibe.- 3.2.4.2 Die sinusfoermig gekerbte, rotierende Scheibe.- 3.3 Zusammenfassung.

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