Technische Mechanik für Wirtschaftsingenieure

Ulrich Gabbert, Ingo Raecke

Technische Mechanik für Wirtschaftsingenieure

2013

324 Seiten

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ISBN: 9783446435957

 

Vorwort

6

Inhaltsverzeichnis

8

1 Statik

12

1.1 Grundlagen

12

1.1.1 Starrer Körper

12

1.1.2 Kraft

13

1.1.3 Wechselwirkungsprinzip

15

1.1.4 Schnittprinzip

15

1.1.5 Reaktionskräfte und eingeprägte Kräfte

16

1.1.6 Gleichgewicht

16

1.1.7 Äquivalenz von Kräften

17

1.2 Zentrales ebenes Kraftsystem

17

1.2.1 Resultierende

17

1.2.2 Gleichgewicht von Kräften

22

1.2.3 Lagerungsbedingungen

22

1.3 Allgemeines ebenes Kraftsystem

25

1.3.1 Ermittlung der Resultierenden zweier paralleler Kräfte

25

1.3.2 Moment

27

1.3.3 Versetzungsmoment

28

1.3.4 Rechnerische Ermittlung der Resultierenden (Lösungskonzept)

29

1.3.5 Gleichgewicht von Kräften und Momenten

30

1.3.6 Bindungen, Freiheitsgrad und statische Bestimmtheit einer starren Scheibe

32

1.4 EbeneTragwerke

34

1.4.1 Grundbegriffe

34

1.4.2 Lagerung starrer Scheiben

35

1.4.3 Streckenlasten

38

1.4.3.1 Definition von Streckenlasten

38

1.4.3.2 Ermittlung der Resultierenden einer Streckenlast

39

1.4.4 Beispiele

41

1.5 Scheibenverbindungen

43

1.5.1 Ermittlung der statischen Bestimmtheit

43

1.5.2 Dreigelenkträger

45

1.5.3 Gerberträger

49

1.5.4 Ebene Fachwerke

51

1.5.4.1 Überprüfung der statischen Bestimmtheit von Fachwerken

52

1.5.4.2 Arten von Fachwerken

53

1.5.4.3 Berechnungsmethoden für Fachwerke

54

1.6 Schnittgrößen in ebenen Trägern und Trägersystemen

59

1.6.1 Definition der Schnittgrößen

59

1.6.2 Berechnung und grafische Darstellung der Schnittgrößen

62

1.6.3 Differentielle Beziehungen

66

1.6.4 Anwendungen

68

1.7 Zentrales räumliches Kraftsystem

77

1.7.1 Ermittlung der Resultierenden

77

1.7.2 Gleichgewicht einer zentralen räumlichen Kräftegruppe

78

1.8 Allgemeines räumliches Kraftsystem

80

1.8.1 Zusammensetzung von Kräften und Momenten

82

1.8.2 Gleichgewichtsbedingungen für Kräfte und Momente

83

1.8.3 Räumlich gestützter Körper

84

1.8.4 Schnittgrößen am räumlich belasteten Balken

87

1.9 Haftung und Gleitreibung

90

1.9.1 Haftung (Zustand der Ruhe)

90

1.9.2 Gleitreibung (Zustand der Bewegung)

95

1.9.3 Seilhaftung und Seilreibung

96

1.9.3.1 Seilhaftung

97

1.9.3.2 Seilreibung

99

1.10 Schwerpunkt

100

1.10.1 Massenschwerpunkt

100

1.10.2 Volumenschwerpunkt

101

1.10.3 Flächenschwerpunkt ebener Flächen

101

1.10.4 Linienschwerpunkt ebener Linien

103

1.10.5 Schwerpunkt zusammengesetzter Gebilde

103

1.10.6 Anmerkungen zur Berechnung von Schwerpunkten

104

1.11 Flächenmomente 2. Grades

104

1.11.1 Definition der Flächenmomente 2. Grades

104

1.11.2 Satz von STEINER

106

1.11.3 Flächenmomente 2. Grades einfacher Querschnittsflächen

108

1.11.4 Hauptflächenmomente

109

1.11.5 Flächenmomente 2. Grades zusammengesetzter Flächen

113

2 Festigkeitslehre

116

2.1 Grundlagen der Festigkeitslehre

116

2.1.1 Einleitung

116

2.1.2 Spannungszustand

122

2.1.3 Deformationszustand

124

2.1.4 Elastizitätsgesetze (Materialgesetze)

126

2.1.4.1 Elastizitätsgesetz für die Dehnung

127

2.1.4.2 Elastizitätsgesetz für die Gleitung

130

2.1.4.3 Verallgemeinertes HOOKE'sches Gesetz

131

2.2 Zug und Druck

132

2.2.1 Spannungen und Verformungen von Stabsystemen

132

2.2.1.1 Berechnung der Spannungen

132

2.2.1.2 Berechnung der Verformungen

134

2.2.2 Flächenpressung

142

2.3 Biegung

146

2.3.1 Voraussetzungen und Annahmen

146

2.3.2 Spannungen bei gerader Biegung

147

2.3.3 Verformungen bei gerader Biegung

152

2.3.4 Schiefe Biegung

165

2.4 Querkraftschub

168

2.4.1 Schubspannungen infolge Querkraftbelastung

169

2.4.2 Abschätzung der Verformungen infolge Querkraftschub

172

2.5 Torsion

176

2.5.1 Torsion von Stäben mit Kreis- und Kreisringquerschnitten

176

2.5.1.1 Annahmen und Voraussetzungen

176

2.5.1.2 Berechnung der Torsionsspannung

177

2.5.1.3 Berechnung der Verformung (Verdrehwinkel f)

179

2.5.2 Hinweise zur Torsion allgemeiner Querschnitte

184

2.6 Scherbeanspruchung

187

2.7 Zusammengesetzte Beanspruchung

190

2.7.1 Überlagerung gleichartiger Spannungen

191

2.7.2 Mehrachsige Spannungszustände

192

2.7.3 Spannungshypothesen

198

2.8 Stabilität

204

2.8.1 Einführung

204

2.8.2 Ein einfaches Stabilitätsproblem

206

2.8.3 EULER-Fälle

208

3 Dynamik

214

3.1 Kinematik des Punktes

215

3.1.1 Definitionen

215

3.1.2 Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung in kartesischen Koordinaten

216

3.1.3 Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung in Bahnkoordinaten

217

3.1.4 Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung in Polarkoordinaten

219

3.1.5 Bewegung auf einer Kreisbahn

221

3.1.6 Grundaufgaben der Kinematik

222

3.2 Kinematik der ebenen Bewegung des starren Körpers

227

3.2.1 Grundlagen

227

3.2.2 Momentanpol

228

3.2.3 Kinematik von Systemen aus Punktmassen und starren Körpern

233

3.3 Kinetik der ebenen Bewegung von Punktmassen und starren Körpern

237

3.3.1 D’ALEMBERTsches Prinzip für Punktmassen

237

3.3.2 Ebene Bewegungen von starren Körpern

243

3.3.3 Aufstellung von Bewegungsgleichungen

251

3.4 Energiebetrachtungen

257

3.4.1 Arbeit, Energie, Leistung

257

3.4.1.1 Arbeit

257

3.4.1.2 Potentielle Energie

259

3.4.1.3 Energieerhaltungssatz

261

3.4.1.4 Leistung

267

3.4.1.5 Kinetische Energie für die ebene Bewegung eines starren Körpers

269

3.4.2 Verallgemeinerung des Energiesatzes

272

3.4.3 LAGRANGE'sche Bewegungsgleichungen 2. Art

275

3.5 Schwingungen

282

3.5.1 Einführung

282

3.5.2 Freie ungedämpfte Schwingungen mit einem Freiheitsgrad

286

3.5.3 Freie gedämpfte Schwingungen mit einem Freiheitsgrad

295

3.5.4 Erzwungene Schwingungen mit einem Freiheitsgrad

302

3.5.5 Systeme mit mehreren (n) Freiheitsgraden

306

3.5.5.1 Einführung

306

3.5.5.2 Aufstellen der Bewegungsgleichungen

306

Hinweise zur DVD zum Buch

314

Verzeichnis der Videos auf der DVD zum Buch

316

Literatur

317

Sachwortverzeichnis

318

 

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