Einleitung

Das Gebiet Leichtbau beschäftigt sich mit der Entwicklung von Strukturen, die ihre Funktion unter vorgegebenen Randbedingungen mit minimalem Materialeinsatz sicher erfüllen. Die Realisierung von Leichtbaustrukturen hoher Güte wird maßgeblich durch Kompetenzen in den Bereichen Werkstoff- und Fertigungstechnik, Konstruktion und Auslegungsmethodik bestimmt. Aufgrund dieser Interdisziplinarität erfordern hervorragende Leichtbaulösungen tief gehende Kenntnisse aller genannten Bereiche. Das vorliegende Buch fokussiert auf die Festigkeitslehre und die daraus ableitbaren Auslegungsmethoden, d. h. auf die Vermittlung der mechanischen Grundlagen, die zum Verständnis der Wirkungsweise und zur Analyse von Leichtbaukonstruktionen unerläßlich sind. Wir wenden die Elastizitätstheorie, bei der die Verformungen und Beanspruchungen von elastischen Körpern untersucht werden, auf leichtbautypische Strukturen wie schlanke Balken, dünne Bleche oder Platten an. Insbesondere analysieren wir statische Versagensarten, die entweder aus dem Überschreiten von materialabhängigen zulässigen Beanspruchungen oder aus Stabilitätsgründen resultieren. Die erstgenannten Versagensphänomene können in vielen Fällen mit einer linearen Theorie ausreichend genau beschrieben werden. Bei Stabilitätsproblemen hingegen, die insbesondere bei dünnwandigen Strukturen des Leichtbaus eine bedeutende Rolle spielen, tritt ein Versagen nicht notwendigerweise infolge von materialspezifischen Kenngrößen ein, sondern weil die Struktur großen Verformungen unterworfen ist. Dies erfordert eineModellierung am verformten System, d. h. wir werden eine geometrisch nichtlineare Theorie für typische Konstruktionen des Leichtbaus vorstellen.