Mechanik 2

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 5.0 vom 17.02.2023

11B5172

Mechanics 2

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

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Grundaufgabe jeder ingenieurmäßigen Tätigkeit ist die Gewährleistung einer sicheren, den Belastungen standhaltenden und kostengünstigen, mit optimalem Materialeinsatz auskommenden Ausführung von Bauteilen.

Die Festigkeitslehre macht die Studierenden mit den Grundlagen einer sicheren und wirtschaftlichen Bauteilauslegung vertraut. Die Studierenden lernen die wirkenden, aus der Belastung herührenden Spannungen zu berechnen und mit den zulässigen Spannungen zu vergleichen.

Die Festigkeitslehre ist durch ihren interdisziplinären Charakter geprägt, da sie neben physikalischen und mathematischen Grundlagen auch eine besondere Kenntnis auf den Gebieten Statik und Werkstoffkunde erfordert.

Über die Grundbelastungsfälle hinaus werden auch allgemeine Spannungs- und Verformungszustände behandelt. Diese Konzepte bilden gleichzeitig die Grundlage der heute unverzichtbar gewordenen Methode der Finiten Elemente für die computergestützte Auslegung komplizierter Bauteilgeometrien unter mehrachsiger Belastung.

Die Vorlesung Festigkeitslehre vermittelt den Studierenden damit nicht nur die Berechnungsverfahren für elementare Belastungen. Gleichzeitig lernen sie die Grundlagen, die für das Verständnis weiterführender Vorlesungen auf diesem Gebiet unerlässlich sind. Außerdem erhalten die Studierenden das nötige Rüstzeug, um sich mit Hilfe der entsprechenden Literatur selbstständig in anspruchsvollere Bauteilauslegungen einzuarbeiten. Schließlich 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 verdeutlichen. Der interdisziplinäre Charakter des Faches wird insbesondere unter dem Aspekt des Nutzens für unterschiedliche Gruppen der Gesellschaft verdeutlicht.

1. Einführung
   1.1 Schema einer Festigkeitsberechnung
   1.2 Spannungen und Verzerrungen
   1.3 Materialgesetze
2. Zug - und Druckbeanspruchung (ohne Knickung)
   2.1 Gleichungssatz
   2.2 Statisch bestimmte Systeme
   2.3 Statisch unbestimmte Systeme
3. Spannungs- und Verzerrungszustand
   3.1 Einachsiger Spannungszustand. Mohrscher Kreis.
   3.2 Zweiachsiger Spannungszustand
   3.3 Dreiachsiger Spannungszustand
   3.4 Verzerrungszustand
   3.5 Verallgemeinertes Hookesches Gesetz
   3.6 Anwendungen: DMS-Auswertung, Festigkeitshypothesen
4. Biegung gerader Balken
   4.1 Reine Biegung
   4.2 Flächenmomente 2. Grades
   4.3 Technische Biegetheorie
   4.4 Statisch bestimmte und unbestimmte Systeme
5. Torsion
   5.1 Torsion kreisförmiger Wellen
   5.2 Torsion nichtkreisförmiger Querschnitte
   5.4 Statisch bestimmte und unbestimmte Systeme
6. Knickung
   6.1 Versagen durch Instabilität
   6.2 Eulersche Knickfälle

Wissensverbreiterung
... verstehen den Begriff der mechanischen Spannung,
... verstehen den Begriff der mechanischen Verzerrrung,
... verstehen die Bedeutung der Materialgesetze als Verknüpfung von
Spannungen und Verzerrungen.
... beherrschen die für die Grundbelastungsfälle Zug, Biegung und Torsion nötigen
Berechnungsabläufe des Festigkeitsnachweises für einfache Bauteilgeometrien
... verstehen den Stellenwert der Festigkeitslehre innerhalb des Ingenieurwesens anhand
praktischer Beispiele.

Wissensvertiefung
... nutzen Verfahren und Methoden, die bei ausgewählten Problemen oder
Standardproblemen eingesetzt werden.
... verstehen die Bedeutung der Vergleichsspannungen für mehrachsige Beanspruchung,
können die Einsatzgebiete abgrenzen und wenden die wichtigsten Berechnungsvorschriften
an.
... verstehen die auf den Lernergebnissen der Statik aufbauenden Genderaspekte.


Können - instrumentale Kompetenz
... verstehen die Grundlagen der bei allgemeiner Belastung auftretenden Spannungen und Verzerrungen.

Können - kommunikative Kompetenz
... haben gelernt, die erworbenen Kenntnisse im Team aufzubereiten und zu präsentieren.
Können - systemische Kompetenz
... wissen über die Grenzen der Festigkeitsberechnung mit elementaren Methoden Bescheid.

Vorlesung mit integrierten Übungen.

Mechanik: Inhalt der Vorlesung StatikMathematik: Trigonometrie, Algebra, Grundlagen der Differential- und Integralrechnung, einfache DifferentialgleichungenWerkstoffkunde: Werkstofftypen, Werkstoffkennwerte

Wißerodt, Eberhard

• Stelzle, Wolfgang
• Vornberger, Armin

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[1] Gross, Dietmar; Hauger, Werner; Schröder, Jörg; Wall, Wolfgang A.: Technische Mechanik, Band 2: Elastostatik. 13.Auflage. Springer Vieweg. 2017[2] Gross, Dietmar; Ehlers Wolfgang, Wriggers, Peter, Schröder, Jörg, Müller, Ralf: Formeln und Aufgabensammlung zur Technischen Mechanik 2. 12.Auflage. Springer. 2017[3] Hibbeler, Russell C.: Technische Mechanik 2. 8.Auflage. Pearson Studium. 2013[4] Holzmann; Meyer; Schumpich: Technische Mechanik 3: Festigkeitslehre. 13. Auflage. Springer. 2018[5] Issler, Lothar; Ruoß, Hans; Häfele; Peter: Festigkeitslehre - Grundlagen. 2. Auflage. Springer. 2003[6] Läpple, Volker: Einführung in die Festigkeitslehre. 4. Auflage. Springer Vieweg. 2016[7] Kessel, Siegfried; Fröhling, Dirk: Technische Mechanik - Technical Mechanics. 2. Auflage. Springer Vieweg. 2012

Klausur 2-stündig

Kenntnisse über den Ablauf von Festigkeitsberechnungen, Bewertung der errechneten Spannungen anhand der zulässigen Spannungen und des Spannungs-Dehnungs-Diagramms.Kenntnisse des allgemeinen Spannungs- und Verzerrungszustands und von Festigkeitshypothesen.Sichere Beherrschung der Grundbelastungsfälle Zug/Druck, Biegung und Torsion bei Stäben und Balken. Kenntnisse der Knickung gerader Stäbe.

Die Berechtigung zur Klausurteilnahme kann mit einer Hausarbeit verknüpft werden.

1 Semester

Nur Wintersemester

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