Mechanik 1

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 6.0 vom 17.02.2023

11B5171

Mechanics 1

Ingenieurwesen - Maschinenbau (INGflex) (B.Eng.)

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Grundlage aller Festigkeitsberechnungen und Dimensionierungen von Bauteilen ist die Kenntnis der auf eine Konstruktion bzw. ein Bauteil einwirkenden Belastungen. In dem Mechanik/Statik-Modul werden Methoden gelehrt, um systematisch für ebene und räumliche Beanspruchungen diese Belastungen zu ermitteln. Die Statik ist damit eine Grundlage vieler weiterführender Module wie z.B. Festigkeitslehre, Mechanik deformierbarer Körper, Konstruktion; Konstruktion für Mechatronik, Kinetik, Dynamik, Maschinendynamik, Aktorik. Ein wichtiger Aspekt ist die Abstrahierung realer Konstruktionen in einfache mechanische Systeme, um sie einer Berechnung zugänglich zu machen.

Das zentrale Lernziel ist das Erfassen und die Berechnung einfacher zwei- oder dreidimensionaler statischer Systeme in allen technischen Bereichen. Die Anwendung der gelernten Methoden auf technische Konstruktionen wird hierbei geübt.

Darüber hinaus sollen die Studierenden frühzeitig mit wichtigen Innovationen und praxisnahen Entwicklungen von Ingenieuren und Ingenieurinnen vertraut gemacht werden, die ihnen die Relevanz des Faches für ihre berufliche Zukunft verdeutlicht. Der interdisziplinäre Charakter des Faches wird insbesondere unter dem Aspekt des Nutzens für unterschiedliche Gruppen der Gesellschaft verdeutlicht.Die Theorie wird im Rahmen von Vorlesungen vermittelt. An Hand zahlreicher Übungsbeispiele soll das Verständnis anschließend vertieft werden. Die Statik ist eine völlig eigenständige Disziplin innerhalb der Mechanik.

• Einführung
  1.1 Begriffsbestimmung
  1.2 Die Kraft
  1.3 Der starre Körper
  1.4 Axiome
• 2. Kräftesysteme
  2.1 Resultierende Kräfte im Raum
  2.2 Momente im Raum
  2.3 Streckenlasten
  2.4 Kräftepaare
• 3. Verteilte Kräfte und Schwerpunkt
• 4. Lagerelemente
• 5. Freimachen
• 6. Gleichgewichtsbedingungen
  6.1 Gleichgewichtsbedingungen in der Ebene
  6.2 Gleichgewichtsbedingungen im Raum
• 7. Erkennen statisch bestimmter / unbestimmter Lagerung
• 8. Schnittgrößenverläufe
• 9. Gleit- und Haftreibung

Wissensverbreiterung
Die Studierenden lernen einzelne Baugruppen, Bauteile, oder Querschnitte freizuschneiden und die auftretenden Belastungen zu berechnen. Der Abstrahierungsschritt von einer realen Konstruktion zu einem einfachen berechenbaren mechanischen Modell wird an Beispielen geübt.
Die Studierenden verstehen den Stellenwert der Statik innerhalb des Ingenieurwesens anhand praktischer Beispiele.
Sie haben exemplarisch bedeutende historische und aktuelle Entdeckungen und Entwicklungen von Frauen und Männern kennengelernt.

Wissensvertiefung
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, können die vermittelten Methoden sowohl auf ebene als auch auf räumliche Konstruktionen anwenden und können den Einfluss anderer Baugruppen (z.B. elektrische und hydraulische Antriebe) auf die mechanischen Komponenten berechnen.Die
Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, können die ermittelten Methoden sowohl auf ebene als auch auf räumliche Konstruktionen anwenden und können den Einfluss anderer Baugruppen (z.B. elektrische und hydraulische Antriebe) auf die mechanischen Komponenten berechnen.

Können - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, können

- maschinenbauliche Komponenten eines Gesamtsystems in Sinne der mechanischen Auslegung abstrahieren,

- Belastungen von Lagerstellen und Verbindungen berechnen,

- Belastungen innerhalb von Bauteilen ermitteln,

- von anderen Komponenten verursachte, auf die betrachtete mechanische Konstruktion einwirkende Kräfte und Momente berücksichtigen.

Können - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden lernen, die erworbenen Kenntnisse an ausgewählten Problemen im Team aufzubereiten und darzustellen.
Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden erwerben die Grundlagen für weiterführende Module wie Konstruktion, Handhabungstechnik und Robotik, Festigkeitslehre, Dynamik, Modellierung und Simulation.

Vorlesung mit integrierten Übungen.

Basiswissen Mathematik: Algebra, Trigonometrie, einfache Integralrechnung, Vektorrechnung

Wißerodt, Eberhard

• Stelzle, Wolfgang
• Voicu, Mariana-Claudia
• Vornberger, Armin

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[1] Gross, Hauger, Schröder, Wall: Technische Mechanik I, Statik, 14. Auflage. Springer Vieweg. 2019[2] Dreyer, Eller, Holzmann, Meyer, Schumpich: Technische Mechanik Statik. 15. Auflage. Springer Vieweg. 2018[3] Hibbeler, Russell C.: Technische Mechanik 1 Statik, Pearson Studium. 2012[4] Winkler, J; Aurich H.: Taschenbuch der Technischen Mechanik, Fachbuchverl. Leipzig. 2006[5] Dankert, H. ; Dankert, J.: Technische Mechanik Statik, Festigkeitslehre, Kinematik/Kinetik. 7. Auflage Springer Vieweg. 2013[6] Romberg, O. ; Hinrichs, N.: Keine Panik vor Mechanik. 8. Auflage. Vieweg + Teubner. 2011[7] Böge: Technische Mechanik Statik, Reibung, Dynamik, Festigkeitslehre, Fluidmechanik. 33. Auflage. Springer. 2019

Klausur 2-stündig

Reduktion von Kräftesystemen. Kenntnis von Lagertypen und deren Freischnitte. Aufstellen der Gleichgewichtsbedingungen für einzelne und verkoppelte Starrkörper. Berechnung von Schwerpunkten zusammengesetzter Körper. Behandlung von Aufgaben mit Haft- und Gleitreibung. Schnittgrößen in Balken.

1 Semester

Nur Sommersemester

Deutsch