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Festigkeitslehre mit Maple-Anwendungen

Festigkeitslehre mit Maple-Anwendungen

AutorFriedrich U. Mathiak
VerlagDe Gruyter Oldenbourg
Erscheinungsjahr2013
ReiheDe Gruyter Studium 
Seitenanzahl346 Seiten
ISBN9783486751000
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis54,95 EUR

Das Buch behandelt die Mechanik der deformierbaren Körper und hat zum Ziel, bei Studierenden der Ingenieurwissenschaften ein vertieftes Verständnis mathematischer Methoden bei der Behandlung technischer Systeme zu wecken. Dazu werden die sich immer stärker abzeichnenden Entwicklungstendenzen zum Einsatz von Computeralgebrasystemen in der Lehre und im Übungsbetrieb zur Technischen Mechanik aufgegriffen.

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Inhaltsverzeichnis
Vorwort5
1 Spannungen11
1.1 Der Spannungszustand in einer beliebig gerichteten Schnittebene16
1.2 Hauptnormalspannungen18
1.3 Hauptschubspannungen24
1.4 Der Spannungsdeviator28
1.5 Der ebene Spannungszustand29
1.5.1 Transformation des ebenen Spannungszustandes hinsichtlich gedrehter Achsen31
1.5.2 Hauptspannungen34
1.5.3 Der einachsige Spannungszustand42
2 Deformationsgeometrie45
2.1 Polarzerlegung des Deformationsgradienten50
2.1.1 Der Versor55
2.2 Verzerrungstensoren60
2.2.1 Geometrische Linearisierung64
2.2.2 Kompatibilitätsbedingungen68
2.2.3 Hauptdehnungen und Hauptrichtungen16
2.2.4 Volumendilatation72
3 Das Hookesche Werkstoffgesetz77
3.1 Orthotropie79
3.2 Transversale Isotropie80
3.3 Isotropie81
3.3.1 Temperaturdehnungen83
3.3.2 Der ebene Spannungszustand84
3.3.3 Der ebene Verzerrungszustand85
4 Arbeit und Energie87
4.1 Das Potenzial der Gewichtskraft90
4.2 Das Potenzial einer Federkraft91
4.3 Formänderungs- und Ergänzungsenergie92
5 Der Dehnstab97
5.1 Der Stab unter Einzelkraft, Linienkraftschüttung und Temperaturbeanspruchung100
5.2 Das Reduktionsverfahren für den Dehnstab103
5.3 Pfahlrostberechnung111
5.4 Fachwerke116
5.4.1 Hinweise zur programmtechnischen Umsetzung128
6 Balkenbiegung135
6.1 Balkenschnittlasten135
6.2 Das lokale Gleichgewicht136
6.3 Die Grundgleichungen des Timoshenko-Balkens138
6.3.1 Formänderungsenergie143
6.3.2 Die gerade oder einachsige Biegung mit Normalkraft151
6.3.3 Singuläre Lösungen159
6.3.4 Automatisierte Schnittlasten- und Verformungsberechnung mit Maple166
6.4 Die Grundgleichungen des Bernoulli-Balkens170
6.4.1 Die gerade oder einachsige Biegung mit Normalkraft175
6.4.2 Abschätzung der Schubspannungen182
6.4.3 Die Normalspannungen189
6.4.4 Der Kern des Querschnitts196
6.4.5 Querschnitte mit versagender Zugzone202
6.4.6 Der Balken mit veränderlichem Querschnitt205
6.4.7 Temperaturbeanspruchung214
6.4.8 Biegung von Verbundquerschnitten217
7 Der elastisch gebettete Balken225
7.1 Der elastisch gebettete Timoshenko-Balken226
7.2 Der elastisch gebettete Bernoulli-Balken233
8 Querkraftschubspannungen in dünnwandigen Querschnitten239
8.1 Dünnwandige offene Profile239
8.1.1 Der Schubmittelpunkt245
8.2 Dünnwandige geschlossene Profile253
8.2.1 Automatisierte Berechnung der Schubspannungen aus Querkraft für dünnwandige Querschnitte259
9 Zwängungsfreie Torsion prismatischer Stäbe267
9.1 Die Spannungsfunktion274
9.2 Einzellige dünnwandige Hohlquerschnitte284
9.3 Mehrzellige dünnwandige Hohlquerschnitte290
9.3.1 Drillruhepunkt und Wölbflächenmomente292
9.3.2 Automatisierte Berechnung der Schubspannungen aus Torsion für dünnwandige geschlossene Querschnitte294
9.4 Torsion dünnwandiger offener Querschnitte298
10 Stabilitätsprobleme der Elastostatik303
10.1 Verzweigungsprobleme307
10.2 Durchschlagprobleme313
10.3 Elastisches Knicken gerader Stäbe, Eigenwertprobleme306
10.4 Die Eulerschen Knickfälle310
10.5 Die allgemeine Knickgleichung314
10.6 Berücksichtigung des Eigengewichts317
10.7 Nummerische Behandlung der Eigenwertprobleme321
11 Literaturverzeichnis335
12 Verzeichnis der Maple-Arbeitsblätter337
Sachregister341

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