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Startseite/Ingenieurwesen/Euler-Knickung

Euler-Knickung

Elastische Stabilität eines gedrückten Stabs: P_cr = π²EI/(KL)². Lagerung, Knicklängenbeiwert K, erste Knickform und Verhältnis P/P_cr.

Stab und Werkstoff

3 m
200 GPa
8500000 mm4

Last und Imperfektion

900 kN
4 mm

Die Euler-Knickung gilt elastisch für den idealen Stab. Der Imperfektionsregler zeigt die Verstärkung der Ausbiegung bei P → Pcr; das ist keine plastische Rechnung nach dem Knicken gemäß Norm.

Gemessene Größen

Beiwert K1.000
Ersatzlänge KL3.00 m
Kritische Last Pcr1864 kN
Verstärkte Ausbiegung7.7 mm

Die erste Knickform ist eine Stabilitätsschwelle, kein Festigkeitsgrenzwert des Werkstoffs. In der Praxis prüft man zusätzlich Fließen, Eigenspannungen, Exzentrizität, Lagerung und normative Knickspannungslinien.

Diagramme

Zum Modell

Die Euler-Knickung ist der elastische Stabilitätsverlust eines schlanken, idealen Stabs unter axialem Druck: die Geradeform wird unhaltbar, sobald die Last die kritische Kraft P_cr = π²EI/(KL)² erreicht. Dabei ist E der Elastizitätsmodul, I das Flächenträgheitsmoment, L die Länge und K der Knicklängenbeiwert, der von der Lagerung abhängt. Verglichen werden die vier Eulerschen Knickfälle: gelenkig–gelenkig (K = 1), Kragträger (K = 2), eingespannt–gelenkig (K ≈ 0,699) und eingespannt–eingespannt (K = 0,5). Zu sehen sind die erste Knickform und die Verstärkung einer kleinen Anfangskrümmung, wenn P gegen P_cr geht. Fließen, Eigenspannungen, Schub, Lastexzentrizität und normative Knickspannungslinien fehlen: nur die elastische Schwelle des idealen Stabs.

Für wen: Festigkeitslehre und Baustatik: Stabilität des gedrückten Stabs, Knicklängenbeiwert.

Wichtige Begriffe

  • eulersche knickformel
  • kritische last
  • knicklängenbeiwert
  • schlanker stab
  • flächenträgheitsmoment
  • erste knickform

So funktioniert es

Kritische Last P_cr = π²EI/(KL)². Die Lagerung setzt K: 1 — gelenkig–gelenkig, 2 — Kragträger, ≈0,699 — eingespannt–gelenkig, 0,5 — eingespannt–eingespannt. Links die erste Knickform und die Verstärkung der Anfangskrümmung, rechts das Verhältnis P/P_cr. Näher an der kritischen Last wächst die Ausbiegung aus einer kleinen Vorverformung steil an.

Wichtige Gleichungen

P_cr = π² E I / (K L)²
Gelenkig-gelenkig K=1, eingespannt-frei K=2, eingespannt-gelenkig K≈0.699, eingespannt-eingespannt K=0.5

Häufige Fragen

Warum ändert die Lagerung P_cr so stark?
Die Knickform verhält sich so, als hätte der Stab die Ersatzlänge KL. Einspannungen verkürzen die Halbwelle und erhöhen P_cr; der Kragträger hat K = 2 und daher eine deutlich kleinere kritische Last.
Heißt P/P_cr > 1, dass der Werkstoff fließt?
Nicht unbedingt. Die Euler-Formel beschreibt den Stabilitätsverlust in der elastischen Idealisierung. Ein wirklicher Stab kann früher fließen, unelastisch knicken oder durch Imperfektionen und normative Knickspannungslinien bestimmt sein.
Was steckt hinter dem Beiwert K?
K kürzt die vier Eulerschen Knickfälle in eine Ersatzlänge KL. Gelenkig–gelenkig entspricht K = 1, der einseitig freie Kragträger K = 2, eingespannt–gelenkig etwa 0,7 und beidseitig eingespannt K = 0,5.