Stoßbelastung

Stellen Sie sich einen Stab mit gleichmäßiger Querschnittsfläche vor, der an einem Ende befestigt ist. Wenn ein anderes bewegliches Objekt auf das freie Ende der Stange trifft, verformt sich die Stange und es entsteht eine Spannung in ihr.

Wenn die Stange die maximale Spannung erreicht, vibriert sie in etwa in der mittleren Position. Der aufgebaute Stress verschwindet, wenn er zur Ruhe kommt. Diese Ereignisse werden als Stoßbelastung bezeichnet.

Dabei wird davon ausgegangen, dass der Schlagkörper seine gesamte Energie auf den Stab überträgt, d.h. es findet keine Wärmeableitung statt und der Schlagkörper prallt nicht vom Stab ab.

Die Dehnungsenergie, die der maximalen Spannung entspricht, entspricht also der kinetischen Energie des Aufprallkörpers.

Im elastischen Bereich der Verformung kann die Dehnungsenergie in Bezug auf die maximale Spannung und den Elastizitätsmodul umgeschrieben werden.

Ordnet man die Terme um, erhält man einen Ausdruck für die maximale Spannung in Bezug auf die Geschwindigkeit des Aufprallkörpers.

Die hier verwendete Annahme führt zu einer konservativen Auslegung der Stoßbelastung, da die Annahmen in realen Systemen nicht valide sind.