diff --git a/Klausur-Mechanik-B-20-03-2018.md b/Klausur-Mechanik-B-20-03-2018.md new file mode 100644 index 0000000..0d2a2b0 --- /dev/null +++ b/Klausur-Mechanik-B-20-03-2018.md @@ -0,0 +1,236 @@ +--- +typ: R U H R - U N I V E R S I T Ä T B O C H U M +titel: Klausur Mechanik B 20.03.2018 +datum: 2018-03-20 +sicherheit: hoch +--- + +# Klausur Mechanik B 20.03.2018 + +R U H R - U N I V E R S I T Ä T B O C H U M +Lehrstuhl für Mechanik - Materialtheorie +Prof. Dr. rer. nat. Klaus Hackl +Klausur Mechanik B 20.03.2018 +Name: +Vorname: +Matrikelnummer: +Unterschrift: +Studiengang: +2 Maschinenbau 2 UTRM +2 Bauingenieurwesen 2 +Hörsaal, +Sitzplatz +— hier Sitzplatznummer aufkleben — +Aufgaben +Punktzahl 1 2 3 4 5 6 +∑ +maximal 13 15 19 16 18 19 100 +erreicht +Klausur eingesehen: + +Aufgabe 1 : (13 Punkte) +In einem ebenen Bauteil herrscht der dargestellte ebene Spannungszustand. +Gegeben: +σ = + + + + + + + + +−40 55 0 +55 60 0 +0 0 0 + + + + + + + + +MPa, E = 210.000 MPa, ν = 0, 3 +Gesucht: +a) Bestimmen Sie den Spannungszustand unter dem Winkel ϕ +1 += 60 +◦ +. +b) Unter welchem Winkel liegen die Haupspannungen und wie groß sind sie? +c) Unter welchem Winkel tritt die maximale Schubspannung auf und wie lautet +der zugehörige Spannungszustand? +d) Berechnen Sie für den gegebenen Spannungszustand den +Dehnungszustand. + + + + + + + +Aufgabe 2 : (15 Punkte) +Ein Kragarm der Länge 2l wird am freien Ende durch die drei Einzelkräfte F +x +, F +y +und F +z +belastet. Der Balkenquerschnitt ist in der Schnittansicht A-A dargestellt. +Gegeben: +F +x +, F +y +, F +z +, l, a  l +Gesucht: +Bestimmen Sie +a) den Spannungsverlauf σ +xx +(y, z) innerhalb des Balkenquerschnittes im Schnitt +A-A, welcher aus den Kräften F +x +, F +y +und F +z +resultiert. +b) Geben Sie die Normalspannungen in den Punkten A und B für den Fall +F +x += F +y += F +z += 1 kN, l = 100 a sowie a = 10 mm an. +c) An welcher Stelle (y, z) tritt im Querschnitt die größte Zugspannung auf und +wie groß ist sie für die Zahlenwerte aus b)? +Hinweis: +Verwenden Sie nur in Aufgabenteil b) und c) die gegebenen Zahlenwerte und +geben Sie die Spannungen in MPa an! + + + + + + + +Aufgabe 3 : (19 Punkte) +Gegeben ist das nachfolgende System bestehend aus einem Balken 1 (Biegesteifigkeit EI) +und einem Stab 2 ( Dehnsteifigkeit EA). Das Sytem wird durch eine konstante Linienkraft +q +0 +belastet. +Gegeben: +q +0 +, EI, EA, l +Gesucht: +a) Bestimmen Sie die Stabkraft. +Hinweis: +Verwenden Sie bitte die vorgegebenen Koordinaten x +1 +und (bei Bedarf) x +2 +! + + + + + + + +Aufgabe 4 : (16 Punkte) +Eine Punktmasse m wird im Punkt 0 mit einer Anfangsgeschwindigkeit v +0 +eine reibungsfreie +Rampe (Neigungswinkel α) hinaufkatapultiert, überfliegt die Mulde zwischen 1 und 2, setzt +in 2 auf und kommt schließlich auf der reibungsbehafteten Ebene (μ > 0) im Punkt 3 zum +Stehen. +Gegeben: +m, g, h, α = 45 +◦ +, μ +Gesucht: +a) Wenn v +0 +bekannt ist, wie groß ist dann die Geschwindigkeit v +1 +im Punkt 1? +b) Wie groß muss v +0 +sein, damit die Masse genau im Punkt 2 auf der Ebene +aufsetzt? +c) An welcher Stelle x kommt die Masse dann zum Stehen? +(Gehen Sie davon aus, dass die Masse nach dem Aufsetzen nicht springt, +sondern mit ihrer Horizontalgeschwindigkeit über die Ebene rutscht) + + + + + + + +Aufgabe 5 : (18 Punkte) +Eine Raumstation hat die Form eines ebenen Sechsecks, bei dem alle Kanten die Länge +a und alle Ecken die Punktmassen m haben. Der Mittelpunkt M der Raumstation bewegt +sich gleichförmig mit der Geschwindigkeit v +0 +und die Station dreht sich mit der Winkelge- +schwindigkeit ω +0 +. Dann werden zwei masselose Triebwerke gezündet, die jeweils eine Kraft +F auf die Raumstation ausüben. +Gegeben: +a, m, v +0 +, ω +0 +, F +Gesucht: +a) Bestimmen Sie den Geschwindigkeitsvektor v +P +und den +Beschleunigungsvektor a +P +des Punktes P vor dem Zünden der Triebwerke. +b) Bestimmen Sie die Winkelbeschleunigung +˙ +ω sowie den +Beschleunigungsvektor a +M +des Punktes M nach dem Zünden der +Triebwerke. +c) Bestimmen Sie den Beschleunigungsvektor a +P +des Punktes P nach dem +Zünden der Triebwerke. + + + + + + + +Aufgabe 6 : (19 Punkte) +Eine Punktmasse 1 (Masse m) ist starr mit einer Rolle 2 (Masse m, Radius r) verbunden. +Die Rolle 3 (Masse 4m, Radius 2r) und die Rolle 2 sind über ein schlupffreies, undehnbares +Seil verbunden. Das System enthält zwei Federn (Federkonstante c), deren Vorspannung +so groß ist, dass das Seil jederzeit unter Zugspannung steht. +Gegeben: +c, r, m +Gesucht: +a) Bestimmen Sie die Differentialgleichung des Systems als Funktion von y +1 +. + + + + + + + +