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E-book

Technische Mechanik

ISBN: 978-3-527-68167-9
616 pages
April 2015
Technische Mechanik (3527681671) cover image

Description

Die Technische Mechanik (TM) ist ein unerlässliches Grundlagenfach und bietet das Stefan Hartmann
Rüstzeug für die Planung und Entwicklung komplexer Strukturen wie zum Beispiel Gebäude, Brücken, Fahrzeuge oder Triebwerke. Die TM liefert das theoretische Hintergrundwissen und die Verfahren zur Untersuchung von Kräften und Bewegungen und somit zur Berechnung der Konstruktion, Festigkeit, Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Bauteilen. Sie liefert damit die Antwort auf die Frage: Was ist technisch möglich? Teilgebiete, die den Inhalt der klassischen Technischen Mechanik darstellen sind Statik,
Festigkeitslehre, Kinematik und Dynamik.

Stefan Hartmanns „Technische Mechanik“ ist konzipiert als vorlesungsbegleitendes Buch für Ingenieurstudiengänge wie zum Beispiel Bauwesen, Maschinenbau und Verfahrenstechnik an deutschsprachigen Universitäten. Der Autor vermittelt die Grundlagen und prüfungsrelevanten Inhalte dieses zentralen, aber oft gefürchteten Faches auf hohem didaktischen Niveau. Er beschreibt dabei klar strukturiert und schlüssig die großen Themengebiete der klassischen Technischen Mechanik – Statik,
Elastostatik, und Dynamik – in einem Band. Es hilft dabei, die in der Vorlesung oder im Seminar behandelten Themen im Selbststudium nachzuarbeiten, kann aber auch zum schnellen Nachschlagen genutzt werden. Mathematische Zusammenhänge werden präzise hergeleitet und systematisch zum Lösen von komplexen Aufgabenstellungen herangezogen. Die dafür notwendige mathematische Sprache (Vektorrechnung,
lineare Algebra) wird dem Leser zusätzlich vermittelt. Zahlreiche Abbildungen und kurze, realitätsnahe Übungsaufgaben erleichtern das Verständnis des Lehrstoffs. Eine treffende Zusammenfassung am Ende eines Kapitels gibt zudem Überblick und fokussiert den Blick auf die wichtigsten Konzepte. Der Ingenieurstudent erhält damit das nötige Rüstzeug zur Bewältigung des komplexen Stoffes.
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Table of Contents

Vorwort
Einfuhrung

TEIL I: Statik starrer Korper

EINFUHRUNG IN DIE VEKTORRECHNUNG
Grundgedanken der Vektorrechnung
Das Skalarprodukt
Das Vektorprodukt
Das Spatprodukt
Das doppelte Vektorprodukt
Anwendung der Vektorrechnung in der Geometrie

KRAFTSYSTEME
Kraft und Moment
Definition von Kraftsystemen
Kraftdichten

SCHWERPUNKTBERECHNUNGEN
Materieller Korper und Massenmittelpunkt
Linien-, Flachen- und Volumenschwerpunkte
Schwerpunkt und Gravitation
Linien- und Flachenlasten

STRUKTURELEMENTE
Schnittprinzip und Lagerreaktionen
Untersuchung der Losbarkeit von Starrkorperberechnungen
Statisch bestimmte Fachwerkberechnung
Balkenberechnung
Seilberechnung
Momentenfreie Bogen

REIBUNG
Haftreibung
Seilreibung

TEIL II: Statik elastischer Korper

EINDIMENSIONALER SPANNUNGS- UND VERZERRUNGSZUSTAND
Experimentelle Beobachtungen
Der eindimensionale, linear elastische Festkorper
Fachwerkberechnung

MEHRDIMENSIONALE SPANNUNGS- UND VERZERRUNGSZUSTANDE
Grundgleichungen der Elastostatik
Spannungsma?e
Erweiterte Betrachtungen der Elastostatik
Zweidimensionale Elastostatik

TECHNISCHE BALKENTHEORIE
Spannungs-Schnittgro?enzusammenhang
Einfache Biegung des geraden Balkens
Querschnitsswerte
Zweiachsige Biegung
Torsionstheorie
Biegung mit Querkraft
Superposition von Losungen
Knicken von Staben

ENERGETISCHE BETRACHTUNGEN
Grundbegriffe der Energiemethoden
Satze von Maxwell, Betti und Castigliano
Prinzip der virtuellen Verschiebungen

TEIL III: Dynamik starrer Korper

KINEMATIK VON PUNKTMASSEN UND STARREN KORPERN
Dreidimensionale Punktbewegung
Dreidimensionale Starrkorperbewegung
Ebene Starrkorperbewegung
Bewegte Bezugssysteme
Bewegte Bezugssysteme in der Starrkorpermechanik
Kreiselkinematik

BILANZGLEICHUNGEN DER MECHANIK
Masse-, Impuls- und Drehimpuls
Massenbilanz
Impulssatz fur Punktmassen
Spezielle Krafte
Massenmittelpunkt und Massentragheitsmomente
Impuls- und Drehimpulsbilanz bei Starrkorpern
Der Fall der Statik
Ebene Starrkorperbewegung
Impuls- und Drallsatz im bewegten Bezugssystem

BILANZ DER MECHANISCHEN LEISTUNG/ENERGIESATZ
Energiebetrachtungen bei Punktmassen (geradlinige Bewegung)
Energiebetrachtung bei Punktmassen
Energiebetrachtungen bei Starrkorperbewegungen

DER STO?
Grundbetrachtungen des Sto?es
Gerade, zentraler Sto?
Schiefer, zentraler Sto?
Exzentrischer Sto?

ANHANG A: DIMENSION UND EINHEIT

ANHANG B: ANALYSIS
Funktionen
Funktionen und deren Ableitungen
Flachen- und Volumenintegrale

ANHANG C: LINEARE ALGEBRA
Matrizenrechnung
Homogene Gleichungssysteme
Losung von zwei Gleichungen fur zwei Unbekannte
Berechnung der Eigenvektoren
Einfuhrung in die Tensorrechnung

Stichwortverzeichnis
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Author Information

Stefan Hartmann ist Professor fur Festkorpermechanik am Institut fur Technische Mechanik der Technischen Universitat Clausthal. Er ist aktiv in verschiedenen Organisationen wie der Gesellschaft fur Angewandte Mathematik und Mechanik (GAMM), insbesondere dem Deutschen Komitee fur Mechanik (DEKOMECH) und Mitorganisator diverser Konferenzen und Workshops sowie Autor von mehr als 100 Veroffentlichungen in angesehenen nationalen und internationalen Fachzeitschriften sowie Buchern. Stefan Hartmann vertritt seit 25 Jahren au?erst engagiert die Technische Mechanik in der universitaren Lehre. Schwerpunkte seiner Arbeit liegen in der experimentellen Mechanik, der computergestutzten Modellierung von Materialeigenschaften (Elastizitat, Viskoelastizitat und Viskoplastizitat) und der Weiterentwicklung der Finite-Elemente-Methode.
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