Ulrich Gabbert, Ingo Raecke
Technische Mechanik für Wirtschaftsingenieure
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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