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Technische Mechanik 2

Band 2: Festigkeitslehre

AutorBruno Assmann, Peter Selke
VerlagDe Gruyter Oldenbourg
Erscheinungsjahr2013
Seitenanzahl442 Seiten
ISBN9783486719994
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis34,95 EUR

Diese didaktisch hervorragend konzipierte Einführung in die Grundlagen der Statik, der Festigkeitslehre sowie der Kinematik und Kinetik bleibt nicht bei der reinen Wissensvermittlung stehen. Seit der ersten Auflage vermittelt das immer wieder aktualisierte und von Studenten und Studentinnen sehr geschätzte Werk ein umfassendes Verständnis der Zusammenhänge und der physikalischen Vorgänge in der Technischen Mechanik. Anhand zahlreicher Problemstellungen im Bereich Maschinenbau wird die jeweilige Bearbeitung und Lösung ausführlich erläutert. Neben der Ermittlung des Ergebnisses legen die Autoren besonderen Wert auf dessen Interpretation und Deutung. Dies ist für den angehenden Ingenieur von besonderer Bedeutung, da er über die 'formelmäßige' Statik hinaus ein Gefühl für die Wirkung von Kräften an Bauteilen entwickeln kann. Die dazu erforderliche Übung erhält der Leser durch das Bearbeiten und Lösen von Übungsaufgaben. Eine Vielzahl solcher Aufgaben ist in diesem Buch enthalten und ermöglicht dem Leser, seine Fertigkeiten im Bereich Statik selbstständig zu schulen. Band 2 Festigkeitslehre befasst sich mit den verschiedenen Belastungsfällen wie zum Beispiel Zug, Druck, Abscheren, Biegung, Knickung für Geometrien und Materialien, die typisch sind für die Konstruktionen im Maschinenbau.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort9
Verwendete Bezeichnungen11
Indizes12
1 Einführung13
1.1 Aufgabe der Festigkeitsberechnung13
1.2 Einiges zur Lösung von Aufgaben16
2 Grundlagen19
2.1 Einführung19
2.2 Normal- und Schubspannungen20
2.3 Der einachsige Spannungszustand21
2.3.1 Spannung, Formänderung, das Hookesche Gesetz21
2.3.2 Das Festigkeitsverhalten verschiedener Werkstoffe24
2.4 Der ebene Spannungszustand für Schubspannung27
2.5 Die Belastungsfälle nach Bach28
2.6 Die Dauer-, Zeit- und Betriebsfestigkeit31
2.7 Die Kerbwirkung34
2.8 Die Bauteilsicherheit37
2.9 Zusammenfassung40
3 Zug und Druck43
3.1 Einführung43
3.2 Die Spannung43
3.2.1 Schnitt senkrecht zur Achse43
3.2.2 Beliebiger Schnitt45
3.3 Die Formänderung53
3.4 Die Formänderungsarbeit63
3.5 Flächenpressung, Lochleibung69
3.6 Zusammenfassung71
4 Biegung75
4.1 Einführung75
4.2 Allgemeines76
4.3 Die Grundgleichung der Biegung78
4.4 Das Biegemoment und die Querkraft91
4.4.1 Analytische Lösung für Träger auf zwei Stützen und eingespannten Träger91
4.4.2 Rahmen110
4.5 Schnittgrößen im räumlichen Kräftesystem118
4.6 Axiale Flächenmomente und Widerstandsmomente122
4.6.1 Flächenmomente einfacher Flächen für eine vorgegebene Achse122
4.6.2 Umrechnung eines Flächenmoments auf eine parallele Achse (Steinerscher Satz)124
4.6.3 Flächenmomente zusammengesetzter Flächen128
4.6.4 Das Widerstandsmoment134
4.7 Die Formänderung142
4.7.1 Die Integrationsmethode142
4.7.2 Überlagerung einzelner Belastungsfälle154
4.7.3 Bestimmung der Deformation aus der Formänderungsarbeit (Satz von Castigliano)/Kraftgrößenverfahren159
4.7.4 Verfahren nach Mohr und Föppl165
4.8 Die schiefe Biegung176
4.8.1 Profile mit zwei senkrecht zueinander stehenden Symmetrieachsen176
4.8.2 Symmetrieachse senkrecht zur Belastungsebene181
4.8.3 Unsymmetrische Profile und Hauptachsen182
4.9 Zusammenfassung198
5 Schub203
5.1 Einführung203
5.2 Der Satz von den zugeordneten Schubspannungen203
5.3 Schubspannungen in einem auf Biegung beanspruchten Träger205
5.4 Der Schubmittelpunkt213
5.5 Abscheren214
5.6 Zusammenfassung217
6 Verdrehung219
6.1 Einführung219
6.2 Verdrehung eines Kreiszylinders220
6.2.1 Die Spannungen220
6.2.2 Die Formänderung227
6.3 Verdrehung beliebiger Querschnitte232
6.3.1 Der Vollquerschnitt232
6.3.2 Der Hohlquerschnitt236
6.4 Die Formänderungsarbeit240
6.5 Zusammenfassung242
7 Das Stabilitätsproblem Knickung245
7.1 Einführung245
7.2 Stabilität eines Druckstabes245
7.3 Die Knickspannung und der Schlankheitsgrad248
7.4 Die elastische Knickung nach Euler251
7.5 Die elastisch-plastische Knickung258
7.6 Allgemeine Hinweise zur Stabilitätsberechnung260
7.7 Beispiele261
7.8 Zusammenfassung268
8 Der ebene Spannungszustand271
8.1 Einführung271
8.2 Das Hauptachsenproblem der Mohrsche Spannungskreis272
8.3 Die verschiedenen Beanspruchungsarten283
8.3.1 Zug283
8.3.2 Druck284
8.3.3 Verdrehung285
8.4 Zusammenfassung286
9 Zusammengesetzte Beanspruchung289
9.1 Einführung289
9.2 Addition von Normalspannungen290
9.2.1 Zug und Biegung290
9.2.2 Druck und Biegung293
9.3 Zusammensetzung von Normal- und Schubspannung293
9.3.1 Bruchhypothesen und Vergleichsspannungen293
9.3.2 Biegung und Verdrehung303
9.3.3 Biegung und Schub309
9.3.4 Verdrehung und Zug/Druck311
9.3.5 Mehrachsiger Zug/Druck314
9.4 Zusammenfassung315
10 Versuch einer wirklichkeitsnahen Festigkeitsberechnung317
10.1 Einführung317
10.2 Problembeschreibung318
10.3 Der Festigkeitsnachweis326
10.3.1 Berechnungskonzepte326
10.3.2 Der statische Festigkeitsnachweis329
10.3.3 Der Dauerfestigkeitsnachweis335
10.3.4 Hinweis zum Betriebsfestigkeitsnachweis357
10.4 Zusammenfassung363
11 Die statisch unbestimmten Systeme367
11.1 Einführung367
11.2 Reduktion von statisch unbestimmten Systemen367
11.3 Zug371
11.4 Biegung377
11.4.1 Integrations-Verfahren377
11.4.2 Das Kraftgrößenverfahren380
11.4.3 Überlagerung bekannter Belastungsfälle384
11.5 Zusammenfassung386
12 Verschiedene Anwendungen387
12.1 Einführung387
12.2 Die Wärmespannung387
12.2.1 Die Wärmedehnungszahl387
12.2.2 Die Spannungen388
12.3 Umlaufende Bauteile394
12.3.1 Der umlaufende Stab394
12.3.2 Der umlaufende Ring395
12.3.3 Die umlaufende Scheibe gleicher Dicke396
12.3.4 Scheibe gleicher Festigkeit402
12.4 Zylinder und Kugel unter Innendruck402
12.4.1 Der dünnwandige Behälter402
12.4.2 Der dickwandige Zylinder405
Anhang407
Differentiation und Integration mit Hilfe des Föppl-Symbols407
Tabellenanhang411
Literatur437
Index441

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