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Screenshot2026-05-07094150.png

Ich möchte die Nenn-Torsionsspannung in einer Dopple-Kehlnaht berechnen.
Der Abstand zwischen den Schweißnähten (in der Regel die Blechdicke) ist ziemlich groß (L >> a) und fast identisch mit der Länge der Kehlnähte selbst.

Ich dachte, ich könnte das Torsionsmoment T durch den Hebelarm L/2 dividieren, um ein resultierendes Kräftepaar zu erhalten, diese Kräfte als Schubkräfte betrachten und die Spannung als Scherkraft pro Fläche (a x L) berechnen. Haltet ihr dies für eine geeignete Methode zur Berechnung der Spannung, um einen statische Festigkeitsnachweis mit Nennspannungen durchzuführen?

Gibt es in diesem Fall oder allgemein für ein „offenes Profil, bestehend aus zwei Geometrien“ eine andere, vielleicht korrektere Methode zur Berechnung der Torsionsspannung?

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Ich kann da nicht erkennen, wo da ein Torsionsmoment wirkt.
Zudem ist das Schweißnahtsymbol nicht zutreffend.
Aber ich lasse mich gern belehren.

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Den korrekten Ansatz kenne ich auch nicht.
Weil in den Ecken der Abstand zur Mitte größer ist, führt die Rechnng zu einer höheren Spannung. Und damit wärst Du auf der sicheren Seite.

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Klaus

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Torsionsmoment.png

Korrekter ist es die auftretende Schubspannung über das Widerstandsmoment zu berechnen.
Siehe Bild.
Mußt Du aber vom Flächenmoment der Außenkontur ( hier L * L ) das für die Innenkontur abziehen. 
Nicht einfach L minus Blechdicke.

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Klaus

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Malzeit
Wo und welche Spannungen sich entwickeln hängt auch
von der Steifigkeit/Nachgiebigkeit der senkrechten Schenkel ab.

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Schade. Diskussion schon beendet?

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Moin!

Wir können ja auch untereinander diskutieren.

Wenn die Proportionen so sind wie skizziert (und im Wissen, dass mir nötigenfalls hier widersprochen werden wird  , würde ich die Nachgiebigkeit der seitlichen Platten als so weit ausreichend annehmen, dass es angesichts der vielen anderen Unsicherheiten und Sicherheitsfaktoren beim Schweißnahtberechnen reicht, nur mit dem Längsschub in der Schweißnaht zu rechnen.

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Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

It's not the hammer - it's the way you hit!

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Malzeit!
Clever argumentiert: angesichts der vielen anderen "Unsicherheiten".
Kein Widerspruch. Dafür zu wenig Infos vom Fragesteller.
Längsschub: nur wenn sich die senkrechten seitlichen Platten nicht verdrehen,
wenn auf der waagerechten Platte mittig ein Drehmoment wirkt.
Dann wäre auch die auftretende Schubspannung über die gesamte Nahtlänge fast gleich groß.
Verdrehen sich die senkrechten Platten, so ist womöglich die auftretende Spannung größer
je weiter die betrachtete Nahtstelle vom Drehpunkt entfernt ist.
Zeit hätte ich, aber kein CAD oder Analyseprog zur Verfügung, um das zu untersuchen.
Man beachte auch: das Schweißnahtsymbol entspricht nicht den angedeuteten Nähten.

[Diese Nachricht wurde von TBRG am 18. Mai. 2026 editiert.]

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Die auftretende Schubspannung in den Ecken ist Null .
Das steht doch eindeutig in dem obigen Bild.
Auch die Quelle ist angegeben. 
Da beim Schweißen die Oberfläche geometrisch nicht genau ist
und sich zwischen den Schweißraupen auch Kerben bilden können,
ist her zu viel Rechnerei auch nicht angebracht.

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Klaus

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Moin.
Wenn die zulässige Schubspannung überschritten wird,
wo wird dann die Schweißnaht zuerst nachgeben? Bei P1 oder P2?
Wobei ich der Meinung bin, dass wir entlang der Schweißnaht
von einem Endpunkt bis zum anderen von Zug- bis Druckkraft ausgehen können.

[Diese Nachricht wurde von TBRG am 19. Mai. 2026 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von N.Lesch:
...eindeutig in dem obigen Bild.

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Eine Vierkantwelle unter Torsion ist etwas völlig Anderes.

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Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

It's not the hammer - it's the way you hit!

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Image.jpg

Moin Roland
Ohne CAD und FEM:
meine Theorie
zu bemerken ist noch:
da gibt es keine Doppelkehlnaht in der Skizze des Fragers.
Zul. a-Maß bei Kehlnähten = 0,7 * kleinste Blechstärke
besser: zur Vermeidung von Einbrandkerben an den Kanten
der Bleche, sollte die Naht nicht bis zur Kante reichen.

[Diese Nachricht wurde von TBRG am 20. Mai. 2026 editiert.]

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Moin
Hat denn sonst hier bei diesem Verein keiner mehr
eine Meinung dazu?

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Ja das könnten wir.
Aber bisher nur einseitig.
Wird bei CAD.DE immer langweiliger.
Schade

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Cosmos_Kraftepaar.jpg Drehmoment_U2.JPG

Zwischen uns liegen 21.5 Jahre, ich kam Mitte 2002, damals tobten Systemkriege, es ging um die Ehre. Geht etwas mit System A und B nicht? Das gab‘s nicht. Und bei realen Aufgaben wurde es erst interessant, wenn die Unlösbarkeit als gesichert angesehen wurde, dann kamen die Lösungen im Minutentakt.

Zum grenzenlosen Entsetzen der Stuttgarter Sicherheitsbehörden beraumte CAD.DE dann einen realen Treff an… Man muß aber dazusagen, daß es damals auch im Forum recht gesittet abging, lag an Moderatorenikonen wie Bernhard Ruf oder Stefan Berlitz, eine besondere Ehre, diese noch kennengelernt zu haben.

Kaum aber war Hr. Ruf dann weg, hatte ich auch schon Mails im Postfach, ich sollte mir was anderes suchen. Deswegen bin ich nicht mehr so oft hier. Fachlich zwar total daneben, landete man "woanders" dann einen Volltreffer.

Aber machen wir mal eine Ausnahme.

Zunächst können Sie sich FreeCAD vom Netz holen, das ist kostenlos und hat auch ein kleines FEM dabei. Und dann gibt es noch CAELinux, das ist aber etwas anspruchsvoller. Und Linux ist auch kostenlos. Eine Empfehlung ist für den Anfang Mint oder Xubuntu.

Dann ist die Aufgabe gar nicht so praxisfremd. Angenommen, ein anderes CAD.DE-Mitglied hat ein Teil konstruiert, das die Bearbeitung von mehreren Seiten erfordert und nur mittig an einem Lochkreis aufgenommen werden kann, schon haben wir diese U-förmige Anordnung, die man sich schweisst, die Steher aber schräg stellt. Und da man die Schrauben mit einem Drehmomentschlüssel ordentlich anziehen wird, möchte man schon wissen, wie groß das dimensioniert werden muß. Also geht man zur AV und die zur Konstruktion und deren Leiter delegiert die Aufgabe an den verehrten Leser dieses Textes.

Bei mir als CNCler ist die Sachlage einfacher, ich zähle zu den leicht ersetzbaren Mitarbeitern, darf daher selbst rechnen und schweissen.

Anbei zwei FEM-Bilder.

Das eine FEM kann keine Momente, hier habe ich daher an den beiden Stirnseiten ein symmetrisches Kräftepaar wirken lassen. Man sieht, die Konstruktion weicht in der dritten Dimension aus.

Das zweite FEM kann Momentbelastungen, kommt aber fast zum selben Ergebnis. Die Belastungen sind nicht dieselben, daher unterschiedliche Zahlen.

Kann man dem jetzt trauen? Beim FEM hängt es sehr davon ab, wie man die Randbedingungen festlegt.

Das Ganze gehört mit den Kräften und Momenten in die Hochschulvorlesungen der Technischen Mechanik und das mit den Spannungen, Verformungen und Eigenfrequenzen in die Festigkeitslehre bzw. später Maschinendynamik. Bei mir ist das 48 Jahre her, damals mit Rechenschieber, ich war grade 18 Jahre alt geworden und mußte nicht zum Bund, war also einer der damals häufigeren Langhaar-Hippies.

Der Prof für Technische Mechanik brachte uns bei, in solchen Fällen alles wegzumachen, was nicht zum Betrachteten gehört und durch die Reaktionskräfte zu ersetzen. Man nannte es „Freimachen“.

Der Prof für Festigkeitslehre setzte voraus, was wir erst am Ende des zweiten Semesters in höherer Mathe und technischer Mechanik lernen würden. Er war sehr lange beim Bund und hatte danach eben einen sicheren Job, er kam grußlos, die ersten Worte waren „Integral über“, was er da machte, durften wir selbst herausfinden.

Mit meinem Seh- und Hörschaden saß ich immer ganz vorn, die hinteren Ränge hatten nicht vor, das Studium zu schaffen, denn schon die beiden Profs ließen jeder 60% oder mehr durchfallen. Wurde es ihm zu laut hinten, drehte er sich um, zeigte auf einen der Hinteren. „Sie, Sie da, rauskommen“. Dann „Weitermachen“. Der Student hatte natürlich null Ahnung, woraufhin der Prof ihn verbal zertrat wie eine drittklassige Küchenschabe. „Wissen Sie, was ich hier seit einer Stunde versuche abzuleiten?“….“Wissen Sie, in welcher Vorlesung Sie sich hier befinden?“...“Wissen Sie, daß Sie sich hier an einer höheren Lehranstalt befinden“….“Sollen wir hier nochmal beim kleinen Einmaleins anfangen?“.

Dann „Setzen. Nachbar“. Dann bekanm der nächste seine Abreibung. Ich selbst hatte im naiven Glauben auf einen Job später schon vor, das Studium zu schaffen und so eine Blamage mußte nicht sein. Man spähte aus, nach welchem Buch der Prof vorging, kaufte es und lernte voraus. Dann – war man selbst der Nachbar, probierte es mit „Integral über“ – und löste die Aufgabe. Sechs Wochen später dasselbe nochmal. Fortan, auch in späteren Semestern, „Setzen, Sie nicht, Nachbar“.

Bei ihm lernten wir alles klassisch, er leitete mit der Differentialrechnung zig Belastungsfälle ab.

Die FEM-Bilder besagen, daß wir mit klassischer zweidimensionaler Betrachtung aber falsche Ergebnisse bekämen, weil wir auch ein Ausweichen in Z-Richtung bekommen. Das wäre jetzt in der Praxis nachzuprüfen.

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Moin!

Nett, das mal in die FEA zu schieben, Danke! Ich muss aber bemängeln, dass die gezeigte Modellierung sehr optimistisch ist. In der Wirklichkeit gibt es an Schweißnähten gravierende Kerben, z. B. an der Schweißwurzel und in der Einbrandzone, und _da_ spielt dann die Musik.

Außerdem wissen wir viel zu wenig über die Umgebungskonstruktion. Größe und Befestigung der Seitenplatten spielen eine entscheidende Rolle.

Ansonsten finde ich den Ton hier, von ganz wenigen Ausnahmen abgesehen, immer noch sehr angenehm. Es sind nicht mehr alle Gründungsteilnehmer mit dabei, aber der spezielle Geist ist IMHO immer noch da (und nicht wenige Gründungsmitglieder lesen immer noch still mit).

Und dass die Systemzankereien nachgelassen haben, ist doch gut!

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Roland  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

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Zitat:

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Original erstellt von Roland Schröder:

...aber der spezielle Geist ist IMHO immer noch da...

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Findest Du wirklich?
Genauso wie früher?

Ich finde, das hat enorm nachgelassen.
Damals hatten wir eigentlich durchgängig interessante Aufgabenstellungen.
Sei es über Studenten (wo ja manchmal auch Highlights dabei waren), Probleme aus dem Konstruktionsalltag, Probleme aus dem Konstruktions-Nicht-Alltag oder private Projekte.
Man konnte sich praktisch sicher sein, dass Leute wie murphy, Schröder, Wyndorps, smittytomcat, Ing. Gollum, carsten-3m, Leo, ulrix, Rainer Schulze, Walter und alle Anderen, die mir im Moment nicht einfallen, sich das angucken würden.
Und jetzt?
Interessantes Thema alle paar Wochen mal...
Viele der Koryphäen sind weg oder tauchen viel zu selten mal auf...
Nachwuchs ist IMHO sehr spärlich...

Natürlich war 'früher' nicht alles besser.
Aber hier war früher mehr und es war aufregender.

Just my 2ct.

@murphy:
Die Beschreibung der Lehrveranstaltungen kommt mir bekannt vor.
Maschbau 1990-1995. Und es war teilweise belastent und verstörend.
Unter anderem wirklich, weil man ja irgendwann den Job machen wollte.

Gruß, Torsten

[Diese Nachricht wurde von Torsten Niemeier am 01. Jun. 2026 editiert.]

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Ja, aber "genauso" nicht. Ist halt alles sehr viel ruhiger inzwischen.

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Roland  
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Zitat:  "In der Wirklichkeit gibt es an Schweißnähten gravierende Kerben,
z. B. an der Schweißwurzel und in der Einbrandzone, und _da_ spielt dann die Musik."

Ja das ist richtig. Erst recht, wenn ein Anfänger die Schweißnähte zieht
oder der Schweißer keine vernünftigen Angaben hat.
Und eine Laie konstruiert hat.
So wie der Beitragsersteller das skizziert hat: Nonsens.
Einbrandzone, Start- und Endkrater:
Vorschweißbleche am Nahtanfang und Nahtende, die dann entfernt
werden und der Übergang glatt geschliffen: machen Fachleute so.
Die Schweißwurzel: bei allen Kehlnähten, die so angelegt sind wie in der
Skizze: Kante auf Kante = ganz großer Mist.
Und eine Gegenlage, also dann wird es eine Doppelkehlnaht.
Zudem oberste Konstruktionsregel im Stahlbau: Schweißnähte immer
in den Zonen anlegen, wo keine hohen Spannungen zu erwarten sind,
erst recht nicht dynamische Spannungsverläufe.
Und was die gravierenden Kerben angeht:
ich kenne Schweißer, die machen eine Naht, glatt wie Rolands
verlängerte Stirn. (meine ist nicht so glatt: Sorgenfalten)
Aber auf Grund des Fachkräftemangels gehe ich schon mal davon aus:
wenn schon keine vernünftige, sachgerechte Konstruktion und Schweißnaht-
auslegung da ist, kann auch ein schlechter Schweißer kaum noch mehr
Unheil anrichten.

Der Fragesteller meldet sich auch nicht mehr. Schade?

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Drehmoment.JPG Kraftepaar_Laengs.JPG

Hm, ich glaube, der Themenstarter wählte bewußt diese Abstraktion und Vereinfachung.

Anbei wieder zwei Bilder, im einen habe ich die Seitenplatten herausgenommen und die Fixierung des FEM unter die Schweissnähte gelegt, wobei meine FEMs „richtige“ Schweissnähte nicht können. Hierbei brachte ich zunächst eine kleine Kerbe ein, welche sofort die maximalen Spannungen auf sich zog, man das FEM-Ergebnis also nicht verwenden konnte. Danach machte ich dort, wo sich die Kerben an den Schweissnähten ergaben, große Radien hin und das war gleich besser.

Interessant ist, daß sich kein linearer Spannungsverlauf mit keiner Spannung in der Mitte entlang der Schweissnaht ergibt, sondern eine weitgehend gleichbleibende Spannung. Das verleitet zum zweiten Bild, um eine Faustformel sich zulegen zu können, indem man das Gegenmoment durch zwei Kräfte durch die Schweissnähte bildet, diese Kräfte sind leicht zu berechnen und man dann davon ausgeht, daß diese Kräfte nur längs durch die Schweissnähte gehen. Das ist nicht exakt, kann als Baustellen-Faustformel aber durchaus eine Hilfe sein. Muß ich mir nochmal ansehen.

Ein Profi-Schweisser bin ich auch nicht.  Mir ist es aber allemal lieber, ich schweiss mir meine Spannvorrichtungen selber als daß es der billigste Anbieter konstruiert und dann der billigste Fertiger aus dem billigsten Material baut.

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Zitat:

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Original erstellt von murphy:

Ein Profi-Schweisser bin ich auch nicht.  Mir ist es aber allemal lieber, ich schweiss mir meine Spannvorrichtungen selber als daß es der billigste Anbieter konstruiert und dann der billigste Fertiger aus dem billigsten Material baut.

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Das lässt sich ja sehr oft beobachten.
Dinge, die man für sich selbst oder für einen Freund macht, genügen normalerweise den Anforderungen oder sind sogar deutlich besser, stabiler und schöner als gefordert.
Anbieter, die für jeden Kunden so arbeiten, sind heutzutage kaum überlebensfähig.

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Zitat:

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Original erstellt von Torsten Niemeier:

Das lässt sich ja sehr oft beobachten.
Dinge, die man für sich selbst oder für einen Freund macht, genügen normalerweise den Anforderungen oder sind sogar deutlich besser, stabiler und schöner als gefordert.
Anbieter, die für jeden Kunden so arbeiten, sind heutzutage kaum überlebensfähig.

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So isset.
Die Wertschätzung für ordentliche Ausführung handwerklicher Arbeit wird immer
geringer. Da kann man auch gleich für wenig Knete den größten ausländischen
Schrott kaufen. Und sich dann wundern, wenn wir außer Erziehern, Therapeuten,
Pflegekräften, Influenzern, Content-Managern keine anderen mehr haben.
Ausgenommen, man hat eine Rechtsanwalt und einen Gutachter im Bekanntenkreis.
Die sorgen dann dafür, dass sich Leute vor der Bezahlung der Handwerkerrechnung
drücken können.

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Der Ansatz, mit zwei Gegenkräften längs durch die Schweissnaht ein ausgleichendes Gegenmoment zu erzeugen und die Spannung auf der Projektionsfläche längs der Schweissnaht zu berechnen, ist nicht zielführend, auch nicht mit Korrekturfaktoren. Nichts mit Fausformel. Zumindest vorläufig nicht.

Dann habe ich an der Unterseite der oberen Platte dasselbe Drehmoment an derselben Stelle angebracht wie an der Oberseite, das resultierende Moment ist damit in der Mitte der Platte. Die Verwölbungen sind geblieben.

Warum gibt es Maschinenbau-Ings mit so mangelhaften Kenntnissen des Schweissens und der korrekten zeichnerischen Darstellung. Wie mich zum Beispiel. Bei uns einst erklärte uns der Prof, daß die Lösung der Aufgaben das „ingeniörige“ sei und wir sowas später aus dem Ärmel würden schütteln können müssen. Wir versuchten ihm zu erklären, daß genau der Erwerb der Kenntnisse Sinn dieses Faches wäre und wir zu diesem Erwerb vor Ort wären.

Und so kam am Ende des Studiums das, was man befürchtete, sehr viel gelernt, aber nichts gekonnt. Für einige, die dank Beziehungen sofort in Führungspositionen einsteigen konnten und das Zeugnis nur als Alibi brauchten, war das egal.

Man begegnete später auch Absolventen angesehener Fakultäten und die – konnten es ebenfalls nicht besser. 

Mich erwischte es schon vor dem Examen, zweites Praxissemester, Großkonzern, Unterabteilung. Dort hatte man eine Kuhlmann-A0-Parallelogramm-Zeichenmaschine, die gefürchteten Rotring-Rapidograph-Tuschefüller, den Aritsto-Studiolog-Rechenschieber und das Tabellenbuch Metall.

An meinen ersten Schweisskonstruktionen waren nur 34kW Antriebsleistung, an der letzten 650kW. Zum Glück schauten die späteren Monteure und Fertiger öfter vorbei, erklärten, daß z. B. Rippenabstände so zu gestalten sind, daß man da auch eine Getränkeflasche drin stehend abstellen kann.

In einer späteren Firma schweisste der Chef,  Elektromeister, sich den Geräterahmen zuerst selbst, flexte nach Try&Error und nach Gefühl. Bis er das Gewünschte hatte und dann „Und jetzt zeichnest Du das ab“. Dann suchten wir Fachfirmen, die das in Edelstahl machen sollten. Die erste war ein Fachbetrieb, relativ teuer, bekam den Verzug nicht in den Griff. Eine spätere machte es perfekt für ein Drittel des Preises mit deutlich weniger Urkunden an der Wand.

Die Maschinen kamen gut am Markt an, gingen dann auch in Gebiete mit US-Produkthaftung und erdbebengefährdet. Jetzt wurden rechnerische Nachweise verlangt, wo man vorher Tabellenbuchlotterie (Zitat nach Prof.Dr. Wyndorps) gespielt hatte. Berater gab es viele, aber Leute, die diese Doku machen konnten, schon deutlich weniger.

Meine Handwerker schätzen es, daß sie bei mir für gute Arbeit ihre Kohle bekommen. Rechtsanwalt brauche ich auch, habe einen, der mir für seine Verhältnisse einen absoluten Sozialtarif macht, 500 Euro für die angefangene (!) Stunde zuzüglich alles. Und ich habe mir im Rahmen einer solchen angefangenen Stunde mal erklären lassen, wie er mit Kanzleien in München und Berlin in guter Lage das geschafft hat. Wobei die "normale" Kundschaft überhaupt nicht über das Honorar redet.

ich gehöre zu einer relativ kleinen Minderheit, die reicht nicht für alle Anwälte, aber er meinte mal, seine Kollegen würden ihn um diese Kundschaft und deren Zahlungsmoral beneiden.

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