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Über dieses Buch

Dieses Lehrbuch hilft mit vielen durchgerechneten Beispielen und Aufgaben mit sehr ausführlicher Lösung die Grundlagen der Festigkeitslehre zu verstehen. Besonders wichtig und hilfreich ist für angehende Wirtschaftsingenieure die Berücksichtigung wirtschaftlicher Aspekte. Auf Grund verständlicher Texte, aussagekräftiger Bilder und durchgängiger Vierfarbigkeit ist dieses Buch aber auch für Techniker sowie Praktiker im beruflichen Alltag bestens geeignet. In der aktuellen Auflage wurden neben zusätzlichen textlichen Hinweisen Tabellen erweitert sowie weitere Abbildungen für eine bessere Verständlichkeit eingefügt. Die Abbildungen haben jetzt eine einheitliche Systematik und die Anzahl der Beispiele wurde erhöht.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einführung

Zusammenfassung
Die „Festigkeit von Dingen“ ist etwas, was im Alltagsleben häufig Gegenstand der Betrachtung ist. Meist wird umgangssprachlich dabei der Begriff „fest“ verwendet. Beispielsweise fragen Kinder im Winter, ob das Eis „fest genug sei, um es zu betreten“. „Fest“ wird als Beschreibung der Materialeigenschaft des Eises genutzt. Die Materialeigenschaft wird in Verbindung mit einer Belastung gebracht – die Kinder wollen das Eis betreten. Und es geht um einen Schaden, beziehungsweise um die Vermeidung eines Schadens. Die Kinder wollen nicht einbrechen. Auch in technischen Zusammenhängen findet dieser Begriff häufig Verwendung. Beispielsweise kann man Autozeitschriften entnehmen, dass in Kraftfahrzeugen zunehmend hochfeste Stähle oder Faserverbundwerkstoffe eingesetzt werden, um die Fahrzeuge leichter zu gestalten und das Crashverhalten zu verbessern. Wieder geht es um eine Materialeigenschaft, die in Verbindung mit einer Belastung (dem Crashtest) steht. Und wieder soll auch ein Schaden vermieden werden: die Insassen des Fahrzeuges sollen nicht verletzt werden.
Beiden Beispielen kann man entnehmen, dass die „Festigkeit“ etwas mit den Eigenschaften eines Materials, mit den Belastungen und mit der Vermeidung von Schäden zu tun haben muss.
Wie die Begriffe „fest“ beziehungsweise „Festigkeit“ in der Technik definiert sind und was dabei die Aufgabe der „Festigkeitslehre“ ist, ist Inhalt des Kap. 1.
Klaus-Dieter Arndt, Holger Brüggemann, Joachim Ihme

2. Einfache Beanspruchungen

Zusammenfassung
In Kap. 2 werden die fünf Grundbeanspruchungsarten Zug, Druck, Schub, Biegung und Torsion behandelt.
Klaus-Dieter Arndt, Holger Brüggemann, Joachim Ihme

3. Zusammengesetzte Beanspruchungen

Zusammenfassung
In Kap. 2 wurden die fünf Grundbeanspruchungsarten Zug, Druck, Schub, Biegung und Torsion behandelt. In der Praxis tritt selten eine Spannungsart für sich allein auf. Daher hat man an einer Schnittstelle in einem Bauteil meistens zwei oder mehr Spannungsarten gleichzeitig. Man spricht in diesem Fall von zusammengesetzter Beanspruchung. Für das Versagen eines Bauteils sind dann nicht mehr die Einzelspannungen maßgebend, d. h. ein Bauteil kann bei zusammengesetzter Beanspruchung auch versagen, wenn alle vorhandenen Einzelspannungen kleiner sind als die dafür jeweils zulässigen Spannungen. In diesem Kapitel werden daher die Berechnungsgrundlagen für Bauteile mit mehreren Spannungsarten behandelt.
Zunächst werden einige Beispiele gezeigt (Abb. 3.1).
Gleichartige Spannungen – Normalspannungen und Tangentialspannungen je für sich – können nach dem Superpositionsprinzip durch algebraische Addition zusammengefasst werden. Dies gilt nur, solange die Beanspruchung im Hooke’schen Bereich stattfindet, wenn also Spannung und Dehnung proportional sind.
Klaus-Dieter Arndt, Holger Brüggemann, Joachim Ihme

4. Durchbiegung

Zusammenfassung
Bisher haben wir bei der Dimensionierung von Bauteilen auf die Beanspruchung geachtet, indem wir untersucht haben, ob die vorhandene Spannung die zulässige nicht überschreitet und notwendige Sicherheiten eingehalten werden. In diesem Kapitel werden wir auch die Verformung von Bauteilen berücksichtigen und Biegelinien und Tangentenwinkel dieser Bauteile berechnen.
Im Maschinenbau spielt neben der Festigkeit auch die Verformung von Bauteilen, Maschinen, Fahrzeugen usw. eine Rolle. Werkzeugmaschinen müssen sehr steif ausgelegt werden, damit nicht die Bearbeitungsgenauigkeit durch unzulässige Verformungen der Maschinen leidet. Eisenbahn‐Reisezugwagen dürfen sich z. B. unter der Nutzlast nur um 1/300 der Stützweite durchsenken. Das ergibt bei den üblichen Stützweiten von 19.000 mm zwischen den Drehzapfen der Laufwerke eine maximale zulässige Durchbiegung in der Mitte des Wagenkastens von 63 mm. Da auch Getriebewellen Verformungen zeigen können, muss überprüft werden, ob die Winkelverschiebungen, die infolge der Verformung der Welle in den Lagerstellen auftreten, von den vorgesehenen (Wälz‑)Lagern aufgenommen werden können.
Klaus-Dieter Arndt, Holger Brüggemann, Joachim Ihme

5. Stabilitätsfall Knickung

Zusammenfassung
Bei schlanken Druckstäben gibt es eine Versagensart bei Druckbelastung, die Knicken genannt wird. Knicken ist kein Festigkeits-, sondern ein Stabilitätsproblem. Damit wollen wir uns in diesem Kapitel beschäftigen. Stabilitätsprobleme treten auf, wenn ein Bauteil oder ein Bauelement auf Druck oder Schub beansprucht wird.
Klaus-Dieter Arndt, Holger Brüggemann, Joachim Ihme

6. Lösungen zu Verständnisfragen und Aufgaben

Zusammenfassung
Lösungen zu Verständnisfragen und Aufgaben
Klaus-Dieter Arndt, Holger Brüggemann, Joachim Ihme

7. Verwendete Bezeichnungen und Indizes

Zusammenfassung
Verwendete Bezeichnungen und Indizes
Klaus-Dieter Arndt, Holger Brüggemann, Joachim Ihme

Backmatter

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