Einführung in die Spannungsoptik:
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Stuttgart
Wiss. Verl.-Ges.
1959
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2 9 8 62
EINFUEHRUNG
IN DIE SPANNUNGSOPTIK
V ON
DR.-ING. ALBRECHT KUSKE
DOZENT AN DER TECHNISCHEN HOCHSCHULE STUTTGART
MIT 153 ABBILDUNGEN UND 3 TABELLEN
1959
WISSENSCHAFTLICHE VERLAGS GESELLSCHAFT M.B.H. STUTTGART
IMAGE 2
VORWORT
INHALTSVERZEICHNIS
V
I. GEDANKEN ZUR AUFGABENSTELLUNG DER SPANNUNGSOPTIK 1
1. DIE AUFGABE DER SPANNUNGSOPTIK IN DER TECHNISCHEN PRAXIS . . .. 1
2. DIE SPANNUNGSOPTIK ALS ERGAENZUNG DER ELASTIZITAETSTHEORIE . . .. 2
3. SPANNUNGSOPTISCHE VERSUCHE ALS MITTEL ZUR VERANSCHAULICHUNG UND
INSTRUKTION UEBER FESTIGKEITSPROBLEME 2
4. SPANNUNGSOPTISCH LOESBARE UND NICHT LOESBARE PROBLEME 3
5. DIE ZUR LOESUNG VON FESTIGKEITSPROBLEMEN VERFUEGBAREN
SPANNUNGSOPTISCHEN VERFAHREN 3
II. MECHANISCHE GRUNDLAGEN FUER DIE DURCHFUEHRUNG SPANNUNGSOPTISCHER VER
SUCHE 7
1. BEGRIFF DER SPANNUNG 7
2. BEGRIFF DER NORMAL- UND SCHUBSPANNUNGEN 8
3. RAEUMLICHER SPANNUNGSZUSTAND UND GLEICHGEWICHT DER SPANNUNGEN AM
UNENDLICH KLEINEN ELEMENT 8
4. BEGRIFF DER HAUPTSPANNUNGEN 10
5. EIN-, ZWEI- UND DREIACHSIGE SPANNUNGSZUSTAENDE 11
6. SPANNUNGSTRANSFORMATIONEN UND SPANNUNGSKREISE 11
7. VEKTOREN UND TENSOREN 15
8. HAUPTSPANNUNGSLINIEN 17
9. GLEICHGEWICHTSBEDINGUNGEN 19
10. SEKUNDAERE HAUPTSPANNUNGEN UND -DEHNUNGEN 24
11. DIE ELASTISCHEN FORMAENDERUNGEN 24
12. DIE VERTRAEGLICHKEITSBEDINGUNGEN 27
13. RANDBEDINGUNGEN 29
14. DUENNE UND DICKE SCHEIBEN UND EBENER FORMAENDERUNGSZUSTAND. . . 30 15.
MEHRFACH ZUSAMMENHAENGENDE SCHEIBEN 32
16. PLATTEN 33
17. SCHALEN, DUENNE PLATTEN UND MEMBRANEN 34
18. ROTATIONSKOERPER 35
19. TORSIONSPROBLEME 36
20. PLASTISCHE SPANNUNGSZUSTAENDE 36
21. EINFLUSS DER MASSENKRAEFTE 37
IMAGE 3
VIII INHALTSVERZEICHNIS
22. MODELLGESETZE UND UEBERTRAGUNG DER ERGEBNISSE SPANNUNGSOPTISCHER
VERSUCHE AUF DIE HAUPTAUSFUEHRUNG 38
23. DAS PRINZIP VON DE ST. VENANT 41
24. EINDEUTIGKEIT UND STETIGKEIT EINES SPANNUNGSZUSTANDES 42
25. DIE KONTROLLE EXPERIMENTELL ERMITTELTER SPANNUNGSZUSTAENDE . . .. 43
I I I. OPTISCHE GRUNDLAGEN 44
1. DAS LICHT UND SEINE AUSBREITUNG 44
2. INTERFERENZERSCHEINUNGEN 47
3. FARBEN, SPEKTRUM, WELLENLAENGEN UND FREQUENZEN 49
4. POLARISATION 50
5. DOPPELBRECHUNG 51
6. SPANNUNGSDOPPELBRECHUNG 53
7. GANGUNTERSCHIED UND INTERFERENZFARBEN 66
8. ZEICHNERISCHE ERMITTLUNG DES SCHWINGUNGSZUSTANDES POLARISIERTEN
LICHTS 63
9. DIE DIFFERENTIALGLEICHUNGEN FUER DIE OPTISCHEN VORGAENGE 64
10. DAS PENDELGLEICHNIS 66
11. ABHAENGIGKEIT DER DOPPELBRECHUNG VON DER STRAHLRICHTUNG . . .. 68
12. TYNDALL-EFFEKT 70
13. VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG VON GROESSE, RICHTUNG UND VORZEICHEN VON
DOPPELBRECHUNGEN BZW. GANGUNTERSCHIEDEN 70
14. SPIEGEL IM POLARISIERTEN LICHT 76
IV. GERAETE FUER SPANNUNGSOPTISCHE VERSUCHE 77
1. GERAETEANORDNUNGEN 77
A) GERAETE FUER EBENE VERSUCHE 77
B) INTERFEROMETER 80
C) KONOSKOP 80
D) GERAETE FUER UNTERSUCHUNGEN NACH DEM STREULICHTVERFAHREN . .. 82
E) GERAETE FUER DYNAMISCHE UNTERSUCHUNGEN 82
2. POLARISATOREN 84
3. VIERTELWELLENPLATTEN 85
4. LICHTQUELLEN 88
5. PHOTOGRAPHISCHE GERAETE 89
6. GERAETE ZUR MESSUNG VON GANGUNTERSCHIEDEN 90
7. BELASTUNGSVORRICHTUNGEN 91
8. HILFSEINRICHTUNGEN 92
V. DIE MODELLWERKSTOFFE UND IHRE EIGENSCHAFTEN 93
1. DIE MEHRSTOFFTHEORIE 93
2. CHEMISCHE UND PHYSIKALISCHE VERAENDERUNGEN DER MODELLWERKSTOFFE . 97
3. DIE EIGENSCHAFTEN DER IDEALEN UND DER TATSAECHLICHEN MODELLWERKSTOFFE
99 4. POLYESTERHARZ UND ALLYLESTER 100
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS IX
5. AETHOXYLIN-HARZE 101
6. POLYMETACRYLSAEUREESTER UND POLYACRYLNITRIL . 101
7. PHENOLHARZE 102
8. STYRENALKYD-HARZE 102
9. ZELLULOSE-KUNSTSTOFFE 102
10. POLYSTYROL 103
11. POLYCARBONAT 103
12. GLAESER . 103
13. GUMMI UND AEHNLICHE WERKSTOFFE 104
14. GELATINE 104
16. ZUSAMMENSTELLUNG DER WICHTIGSTEN DATEN DER MODELLWERKSTOFFE . . .
104 16. HILFSMITTEL 105
A) KLEBSTOFFE 105
B) IMMERSIONSMITTEL 106
VI. SCHEIBENVERSUCHE 108
1. SPANNUNG UND DOPPELBRECHUNG IN SCHEIBEN 108
2. DAS MODELL UND SEINE HERSTELLUNG 109
3. BELASTUNG DER MODELLE 110
4. BEOBACHTUNG UND PHOTOGRAPHISCHE AUFNAHMEN DER MODELLE . . .. 111 5.
ERMITTELUNG DES ISOCHROMATEN-PARAMETERS 112
6. ISOKLINEN 115
7. HAUPTSPANNUNGSLINIEN 115
8. SINGULARE PUNKTE DES HAUPTSPANNUNGSNETZES 117
9. BESTIMMUNG DER SPANNUNGEN AUS DEN VERSUCHSERGEBNISSEN . . . . 1 20
10. ERMITTELUNG DER HAUPTNORMALSPANNUNGEN DURCH SCHRITTWEISE INTEGRA
TION DER GLEICHGEWICHTSBEDINGUNGEN 120
11. DER HUEGEL DER SCHUBSPANNUNGSKOMPONENTEN 123
12. EXPERIMENTELLE ERMITTELUNG DES SCHUBSPANNUNGSHUEGELS 124
13. ERMITTELUNG DER NORMALSPANNUNGEN MIT HILFE DES SCHUBSPANNUNGSHUEGELS
125
14. ELASTIZITAETSTHEORETISCHE UNTERSUCHUNG VON SINGULAERENPUNKTEN IN
SCHEIBEN 128
15. ANWENDUNG DER THEORIE DER SINGULAEREN PUNKTE AUF ALLGEMEINE PUNKTE IN
SCHEIBEN 132
16. SINGULARE PUNKTE HOEHEREN GRADES 137
17. ERMITTELUNG DER NORMALSPANNUNGSSUMME MIT HILFE DER VERTRAEGLICH
KEITSBEDINGUNGEN 138
18. EXPERIMENTELLE ERMITTELUNG DER ISOPACHEN 139
19. ERMITTELUNG DES VOLLSTAENDIGEN SPANNUNGSZUSTANDES MIT HILFE DER
VERFAHREN DER RAEUMLICHEN SPANNUNGSOPTIK 141
20. AUSWERTUNG UNTER ZUHILFENAHME DER SPANNUNGSKONZENTRATION AM
KREISLOCH 141
21. ABSCHAETZENDE VERFAHREN 142
IMAGE 5
X
INHALTSVERZEICHNIS
22. BEISPIELE FUER SCHEIBENVERSUCHE 143
A) ZUG- UND DRUCKSTAEBE 143
B) BIEGESTAEBE 144
C) DIE UNENDLICHE HALBEBENE 148
D) DIE WIRKUNG VON KREISLOECHERN 149
E) DIE WIRKUNG VON KERBEN 150
F) FORMEN GLEICHER FESTIGKEIT 151
G) DAS PRINZIP VON DE ST. VENANT 153
H) GEWOELBE 153
I) EBENE FACHWERKE 154
K) STAHLBETON-BALKEN 155
1) WAERMESPANNUNGEN 157
VII. UNTERSUCHUNG VON PLATTENPROBLEMEN NACH DEM ZWEISCHICHTVERFAHREN .
158 1. THEORIE DES ZWEISCHICHTVERFAHRENS 158
2. DURCHFUEHRUNG DER VERSUCHE 160
3. BESTIMMUNG DES VOLLSTAENDIGEN SPANNUNGSZUSTANDES IN PLATTEN . . . 161
4. BEISPIELE 165
A) RECHTECKIGE PLATTE MIT EINZELLAST 165
B) PLATTE MIT KREISLOCH 165
C) PLATTE MIT QUERSCHNITTSUEBERGANG 166
D) FREITRAGENDER TREPPENABSATZ 166
VIII. DAS ERSTARRUNGSVERFAHREN 170
1. DIE THEORIE DES ERSTARRUNGSVERFAHRENE 170
2. DIE DURCHFUEHRUNG VON VERSUCHEN 170
3. OPTISCHE AUSWERTUNG 171
A) GLEICHMAESSIGER SPANNUNGSZUSTAND 171
B) UNGLEICHMAESSIGER SPANNUNGSZUSTAND 179
C) AUSWERTUNG IN SONDERFAELLEN 180
4. AUSWERTUNG EBENER VERSUCHE MIT HILFE EINES KONOSKOPS 180
5. WINKELMESSUNG 181
6. BESTIMMUNG DES VOLLSTAENDIGEN SPANNUNGSZUSTANDES 182
7. ISOKLINEN, HAUPTSPANNUNGSLINIEN UND SINGULARE PUNKTE IM BAUM 183 8.
BEISPIELE ZUR ANWENDUNG UND AUSWERTUNG VON VERSUCHEN NACH DEM
ERSTARRUNGSVERFAHREN 184
A) BRUECKENPFEILER 184
B) DICKE SCHEIBE MIT KERBE 186
C) VIERKANTWELLE 188
D) KREISPLATTE 188
IX. UNTERSUCHUNG RAEUMLICHER PROBLEME IM DIREKTEN LICHT 189
1. MOEGLICHKEITEN UND GRENZEN 189
2. DIE REGELN UEBER DEN J-KREIS 190
IMAGE 6
INHALTSVERZEICHNIS XI
3. UNTERSUCHUNG VON SCHALEN, PLATTEN MIT RIPPEN USW 194
4. DAS UEBERLAGERUNGSVERFAHREN ZUR UNTERSUCHUNG VON PLATTEN . . . . 1 98
5. BEISPIEL FUER DAS UEBERLAGERUNGSVERFAHREN 201
6. SCHICHTVERFAHREN 203
X. STREULICHTVERFAHREN 205
1. THEORIE DER STREULICHTVERFAHREN 205
2. DURCHFUEHRUNG DER VERSUCHE 206
3. BEOBACHTUNG UND AUSWERTUNG VON ISOCHROMATEN . . 206
4. BEOBACHTUNG UND AUSWERTUNG BEI VERAENDERLICHER HAUPTSCHWINGUNGS
RICHTUNG 207
5. STREULICHTVERFAHREN MIT UNPOLARISIERTEM PRIMAERLICHT 208
6. BEISPIELE ZUM STREULICHTVERFAHREN 209
X I. DYNAMISCHE PROBLEME UND EINFLUSS DER MASSENKRAEFTE 209
1. UEBERSICHT UEBER PROBLEME UND VERFAHREN 209
2. BEISPIELE FUER DYNAMISCHE UNTERSUCHUNGEN 211
X I I. LITERATUR UND QUELLENNACHWEIS 213
SACHVERZEICHNIS 218
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