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Leichtbaukonzepte anhand einfacher Strukturelemente

Neuer didaktischer Ansatz mit zahlreichen Übungsaufgaben

  • 2019
  • Buch
Verfasst von
Prof. Dr. Andreas Öchsner
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Enthalten in
Springer Professional "Wirtschaft+Technik"
Springer Professional "Technik"

Über dieses Buch

In der Ingenieurpraxis werden in der Regel recht komplexe Systeme, auch unter der Verwendung kommerzieller Programmpakete, optimiert. Zur Einführung der unterschiedlichen Leichtbaukonzepte im Rahmen eines Hochschulingenieurstudiums kann jedoch auch zuerst auf einfache Strukturelemente, die im Rahmen der technischen Mechanik vorgestellt werden, zurückgegriffen werden. Die einfachsten Elemente sind hierbei Stäbe und Balken, die neben Federn den eindimensionalen Strukturelementen zugerechnet werden. Anhand dieser Elemente können recht anschaulich Fragestellungen zur Werkstoffauswahl und der geometrischen Gestaltung und Optimierung von lasttragenden Strukturen diskutiert werden. Somit bietet dieses Lehrbuch eine einfache und umfassende „Anleitung“ zur Anwendung der unterschiedlichen Leichtbaukonzepte, wobei der Schwerpunkt auf dem Soff- und Formleichtbau beziehungsweise der Kombination dieser beiden Konzepte liegt.Das Buch wendet sich an Studierende der Ingenieurwissenschaften.

Inhaltsverzeichnis

  1. Frontmatter

  2. Kapitel 1. Einleitung und Motivation

    Andreas Öchsner
    Zusammenfassung
    In diesem ersten Kapitel werden verschiedene Motivationen geboten, um sich mit dem Thema Leichtbau zu beschäftigen. Weiterhin wird kurz die deutschsprachige Literatur zum Thema vorgestellt und das aktuelle Werk eingeordnet.

  3. Kapitel 2. Grundlagen der Festigkeitslehre

    Andreas Öchsner
    Zusammenfassung
    In diesem Kapitel werden die kontinuumsmechanischen Grundlagen von Stäben und verschiedenen Balkentheorien behandelt. Beim Stab wird zwischen Zug-, Druck- und Torsionsbelastung unterschieden. Anschließend werden die Balkentheorien nach Euler-Bernoulli, Timoshenko und Levinson eingeführt. Das Kapitel schließt mit einer kurzen Beschreibung der Vergleichsspannungshypothesen nach von Mises und Tresca.

  4. Kapitel 3. Stoffleichtbau

    Andreas Öchsner
    Zusammenfassung
    In diesem Kapitel wird der sogenannte Stoffleichtbau näher betrachtet. Hierbei wird das Leichtbaupotenzial hauptsächlich durch die Werkstoffauswahl bestimmt. Somit bleibt die Geometrie eines Bauteils zuerst unverändert. Mittels der Leichtbaukennzahl und der spezifischen Energieabsorption werden verschiedene Konfigurationen hinsichtlich ihres Leichtbaupotenzials beurteilt.

  5. Kapitel 4. Formleichtbau

    Andreas Öchsner
    Zusammenfassung
    In diesem Kapitel wird der sogenannte Formleichtbau näher betrachtet. Hierbei wird das Leichtbaupotenzial hauptsächlich durch die Anpassung oder Optimierung des Querschnitts bestimmt. Somit bleibt der Werkstoff eines Bauteils zuerst unverändert. Mittels der Leichtbaukennzahl und der spezifischen Energieabsorption werden verschiedene Konfigurationen hinsichtlich ihres Leichtbaupotenzials beurteilt.

  6. Kapitel 5. Stoff- und Formleichtbau: Grundlagen von Sandwichelementen

    Andreas Öchsner
    Zusammenfassung
    In diesem Kapitel wird der sogenannte Stoff- und Formleichtbau näher betrachtet. Hierbei wird das Leichtbaupotenzial hauptsächlich durch eine geeignete Wahl und Kombination verschiedener Werkstoffe und deren Verteilung im Querschnitt bestimmt. Als typischer Vertreter wird der Sandwichbalken und dessen Grundlagen vorgestellt.

  7. Kapitel 6. Stoff- und Formleichtbau: Grenzbeanspruchung und Optimierung von Sandwichelementen

    Andreas Öchsner
    Zusammenfassung
    In diesem Kapitel werden die Grundlagen zum Stoff- und Formleichtbau weiter vertieft. Insbesondere werden die verschiedenen Versagensmechanismen von Sandwichbalken in Bezug auf Deckschichten, Kern und Zwischenschicht analysiert. Abschließend wird eine Optimierungsstrategie für Zug- und Druckbelastung beziehungsweise Biegung vorgestellt.

  8. Kapitel 7. Weitere Leichtbaukonzepte und Berechnungsmethoden

    Andreas Öchsner
    Zusammenfassung
    In diesem Kapitel wird kurz auf den Bedingungs-, Fertigungs- und Konzeptleichtbau eingegangen. Abschließend wird auf die Wichtigkeit von numerischen Tools bei der Analyse komplexer Strukturen hingewiesen.

  9. Kapitel 8. Kurzlösungen zu den Übungsaufgaben

    Andreas Öchsner
    Zusammenfassung
    In diesem Kapitel werden Kurzlösungen zu den Übungsaufgaben zusammengestellt. Hierbei werden nicht nur Endlösungen, sondern auch wichtige Zwischenschritte angegeben. Somit soll sichergestellt werden, dass die Lösungen nachvollzogen werden können.

  10. Backmatter

Titel
Leichtbaukonzepte anhand einfacher Strukturelemente
Verfasst von
Prof. Dr. Andreas Öchsner
Copyright-Jahr
2019
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-58506-1
Print ISBN
978-3-662-58505-4
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-58506-1

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