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Über dieses Buch

Andreas Öchsner bietet eine einfache Einführung in die unterschiedlichen Konzepte des Leichtbaus, wobei der Schwerpunkt auf Konzepten der Strukturmechanik und Festigkeitslehre liegt. Neben den theoretischen Grundlagen stellt der Autor auch Fragestellungen zu praktischen Anwendungsgebieten vor. Das Leichtbaupotenzial von Konstruktionen spielt in den verschiedenen Bereichen des Transportwesens – zum Beispiel im Automobil- und Flugzeugbau – eine entscheidende Rolle, da die Betriebskosten zu einem wesentlichen Teil durch das Gewicht einer Struktur bestimmt werden. Insbesondere ist für einen Konstrukteur das Verhältnis von Betriebslast zum Eigengewicht eine wichtige Kennzahl zur Beurteilung der Leichtbaugüte einer Konstruktion.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung und Motivation

Der Leichtbau spielt eine zentrale Rolle im Transportwesen (zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrtindustrie oder im Automobilbau), da sich hier eine Gewichtsreduzierung direkt in einer Reduzierung der Treibstoffkosten niederschlägt. Als Überschlagsrechnung zum Einfluss des Gewichts auf den Treibstoffverbrauch von Flugzeugen kann bei einer Reduktion von 1 % des Gewichtes von einer Treibstoffersparnis – je nach Triebwerksart – von 0,75 bis 1 % ausgegangen werden (siehe Ohrn 2007). Nimmt man den gesamten Treibstoffverbrauch der Lufthansa-Flotte im Jahr 2015 von 8947,766 Tonnen als Beispiel (siehe Lufthansa Group 2016), ergibt sich je nach Kerosinpreis (siehe IATA 2017) ein Einsparpotenzial von mehreren Millionen Euro pro Jahr.
Andreas Öchsner

Kapitel 2. Grundlagen der Festigkeitslehre

Bei einem Zug- und Druckstab handelt es sich um einen prismatischen Körper, der nur entlang seiner Stabachse belastet und verformt (Verschiebung \(u_x(x)\)) werden kann, siehe Abb. 2.1. Als äußere Lasten werden Einzelkräfte \(F_0\) und kontinuierlich verteilte Streckenlasten \(p_x(x)\) betrachtet. Die Geometrie ist im einfachsten Fall durch die Länge L und durch die konstante Querschnittsfläche A beschrieben. Das Materialverhalten soll durch das eindimensionale Hooke’sche Gesetz mit dem konstanten Elastizitätsmodul E als Materialparameter beschrieben werden.
Andreas Öchsner

Kapitel 3. Leichtbaukonzepte

Die verschiedenen Leichtbaukonzepte werden im Folgenden am Beispiel eines Kragarms mit Endquerkraft erläutert.
Andreas Öchsner

Kapitel 4. Zusammenfassung und Ausblick

Im Rahmen dieses Buches wurde eine kurze Einführung in die unterschiedlichen Leichtbaukonzepte geboten. Der Schwerpunkt lag hierbei auf den Konzepten, die einen direkten Bezug zur technischen Mechanik und Festigkeitslehre aufweisen. An Hand des Beispiels eines Kragarms mit Endquerkraft sollte sichergestellt werden, dass die Theorie auch für Studenten eines Bachelor-Studienganges der Ingenieurwissenschaften einfach zugänglich ist.
Andreas Öchsner

Backmatter

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