Bernd Klein

Leichtbau-Konstruktion (eBook, PDF)

Berechnungsgrundlagen und Gestaltung

• Format: PDF

Produktbeschreibung

Dieses Lehr- und Übungsbuch umfasst die Grundlagen des konstruktiven Leichtbaus im Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei wurde besonderer Wert auf eine praxisorientierte Darstellung gelegt. Es führt methodisch in die Arbeitstechniken und konstruktiven Fragestellungen ein. Ziel des Buches ist es, besondere Prinzipien und Analogien herauszustellen, um dem Leser geeignete Problemlösungsansätze an die Hand zu geben. Auf Grund der vielen Übungsbeispiele ist es sehr gut zum Selbststudium geeignet. Viele Hinweise zur praktischen Umsetzung lassen es auch für den Ingenieur zu einem verlässlichen Ratgeber werden. Die aktuelle Auflage enthält ein völlig neues Kapitel zur Strukturakustik. Der Inhalt Analog zu den in der Praxis auftretenden Bearbeitungsschritten wurde das Themenspektrum wie folgt strukturiert: .Konstruktive Fragestellungen und deren Umsetzung .Dimensionierung .Kriterien für die Werkstoffauswahl .Elastomechanische Phänomene .Leichtbauparameter typischer Werkstoffe .Langzeitnutzung bei statischer und dynamischer Belastung .Gezielte Strukturoptimierung und Strukturzuverlässigkeit

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Produktdetails

• Verlag: Vieweg+Teubner Verlag
• Seitenzahl: 523
• Erscheinungstermin: 3. August 2009
• Deutsch
• ISBN-13: 9783834899651
• Artikelnr.: 37493342

Autorenporträt

Dr.-Ing. Bernd Klein ist Univ.-Professor an der Universität Kassel und leitet dort das Fachgebiet Konstruktiver Leichtbau mit der Ausrichtung auf den Fahrzeugbau. Zu seinen Arbeitsschwerpunkten gehören Konstruktionsmethodik, Finite Element Methode, CAE und Betriebsfestigkeit.

Inhaltsangabe

- Problemstruktur des Leichtbaus

- Methoden und Hilfsmittel im Leichtbau

- Leichtbauweisen

- Kriterien für die Werkstoffauswahl

- Leichtbauwerkstoffe

- Gestaltungsprinzipien

- Festigkeitsbetrachtungen

- Konstruktive Lösungen

- Versteifungen

- Verbindungstechniken

- Schwingungsbeanspruchte Konstruktionen

- Strukturzuverlässigkeit

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1 Zielsetzung des Leichtbaus.- 2 Problemstruktur des Leichtbaus.- 2.1 Eigengewichtsaufgabe.- 2.2 Kostenmodell.- 2.3 Konstruktive Rahmenbedingungen.- 3 Methoden und Hilfsmittel im Leichtbau.- 3.1 Konstruktive Techniken.- 3.2 Berechnungsmethoden.- 3.3 Meßtechnik.- 3.4 Versuchstechnik.- 4 Leichtbauweisen.- 4.1 Differentialbauweise.- 4.2 Integralbauweise.- 4.3 Integrierende Bauweise.- 4.4 Verbundbauweise.- 4.5 Vollwand- und Schalensysteme.- 5 Kriterien für die Werkstoffauswahl.- 5.1 Eigenschaftsgrößen.- 5.2 Linear-elastische Kenngrößen.- 5.3 Nichtlineare Kenngrößen.- 5.4 Belastungseigenschaften.- 5.5 Bezogene Werkstoffeigenschaften.- 5.6 Bewertung konstruktiver Grundlastfälle.- 5.7 Gesichtspunkte für die Werkstoffauswahl.- 6 Leichtbauwerkstoffe.- 6.1 Stahl.- 6.2 Eisen-Gußwerkstoffe.- 6.3 Aluminium.- 6.4 Magnesium.- 6.5 Titan.- 6.6 Kunststoffe.- 6.7 Superleichtlegierungen.- 6.8 Faserverstärkte Werkstoffe.- 7 Gestaltungsprinzipien im Leichtbau.- 7.1 Strukturmerkmale.- 7.2 Konstruktive Prinzipien.- 8 Elastizitätstheoretische Grundlagen.- 8.1 Bauelemente.- 8.2 Geometrische Beschreibungsgrößen.- 8.3 Elastizitätsgleichungen.- 8.4 Formänderungsenergie.- 8.5 Elastizitätsgesetz der stabartigen Elemente.- 8.6 Elastizitätsgesetze der Flächenelemente.- 9 Dünnwandige Stab-Balkenprofile.- 9.1 Kraftflüsse.- 9.2 Kraftflüsse und Schnittgrößen.- 9.3 Querkraftbiegung.- 10 Drilling von Profilstäben.- 10.1 Allgemeine Grundtatsachen.- 10.2 Voll- und Rohrquerschnitte.- 10.3 Geschlossene dünnwandige Querschnitte.- 10.4 Offene dünnwandige Querschnitte.- 10.5 Hohlquerschnitte mit Stege.- 10.6 Verwölbung von Querschnitten.- 10.7 Wölbwiderstand einfacher Profile.- 11 Biegung offener Stabprofile.- 11.1 Allgemeines Normalspannungsproblem.- 11.2 GeometrischeBeschreibungsgrößen beliebiger Querschnitte.- 12 Schubwandträger-Profile.- 12.1 Beanspruchungsmodell.- 12.2 Kräfte und Momente zufolge des Schubflusses.- 12.3 Schubmittelpunkt von Schubwandträger-Profilen.- 12.4 Zusammengesetzte Schubwandträger-Profile.- 13 Schubfeld-Konstruktionen.- 13.1 Rechteckfeld.- 13.2 Ideales Zugfeld.- 14 Ausgesteifte Kastenprofile.- 14.1 Viergurtmodell.- 14.2 Verwölbung.- 14.3 Drillbeanspruchung.- 14.4 Ausschnitte.- 15 Energie- und Arbeitsprinzip.- 15.1 Energieprinzip.- 15.2 Arbeitsprinzip.- 16 Statisch unbestimmte Strukturen.- 16.1 Äußere Unbestimmtheit.- 16.2 Innere Unbestimmtheit.- 16.3 Elastzitätsgleichungen für statisch unbestimmte Strukturen.- 16.4 Geschlossener Rahmen.- 16.5 Symmetriebedingungen.- 17 Sandwichelemente.- 17.1 Aufbauprinzip.- 17.2 Werkstoffeigenschaften.- 17.3 Homogener Kern.- 17.4 Verallgemeinerte Membrantheorie.- 17.5 Methode der Partialdurchsenkung.- 17.6 Strukturierte Kerne.- 18 Stabilität von Stab/Balken-Tragwerken.- 18.1 Grundeffekte.- 18.2 Verzweigungsproblem.- 18.3 Durchschlagproblem.- 18.4 Knickung von Stäben und Balken.- 18.5 Kippbiegung.- 18.6 Elastisch-plastisches Knicken.- 18.7 OMEGA-Verfahren.- 19 Beulen von Blechfeldern.- 19.1 Beulgleichung.- 19.2 Lösung der Beulgleichung.- 19.3 Einfache Beulfälle.- 19.4 Zusammenstellung von Beulfällen.- 19.5 Versteifte Scheibe.- 19.6 Orthotrope Scheibe.- 19.7 Beulung von Profilwänden.- 19.8 Bördelung.- 20 Flächentragwerke.- 20.1 Grundgleichungen.- 20.2 Lösung der Plattengleichung.- 21 Konstruktive Versteifungen.- 21.1 Schalen.- 21.2 Sicken.- 21.3 Rippen.- 21.4 Durchzüge.- 21.5 Falze.- 22 Krafteinleitung.- 22.1 Scheibenmodelle.- 22.2 Gleichungssystem.- 22.3 Einleitungsgurt konstanter Spannung.- 22.4 Orthotrope Scheibe.- 22.5 Orthotrope Scheibe mitspeziellen Einleitungsgurten.- 22.6 Mittragende Breite einer Scheibe.- 22.7 Auslegung von Einleitungsgurten.- 22.8 Schubfeldmodell.- 23 Verbindungstechnik.- 23.1 Einsatzbreite.- 23.2 Nietung.- 23.3 Schweißung.- 23.4 Klebung.- 23.5 Besondere Fügeverfahren.- 24 Strukturoptimierung.- 24.1 Strukturkennwert.- 24.2 Einfache Optimierungsprobleme.- 24.3 Dimensionierung von Profilen unter Optimalitätsbedingungen.- 24.4 Dimensionierung von Flächentragwerken unter Optimalitätsbedingungen.- 25 Schwingbeanspruchte Strukturen.- 25.1 Konstruktionsphilosophien.- 25.2 Problematik des rechnerischen Nachweises.- 25.3 Auswertung des Beanspruchungsverlaufs.- 25.4 Versagensverhalten.- 25.5 Arbeitsmechanische Schadensakkumulation.- 25.6 Verbesserung der Aussagegenauigkeit.- 25.7 Restfestigkeitsproblem.- 25.8 Allgemeines Rißfortschrittsproblem.- 25.9 Bruchmechanische Akkumulation.- 25.10 Einheitsakkumulation.- 26 Strukturzuverlässigkeit.- 26.1 Zuverlässigkeitsanalyse.- 26.2 Lebensdauer.- 26.3 Boolsche Grundanordnungen.- 26.4 Statistische Zuverlässigkeit.- 26.5 Zufallsausfälle.- 26.6 Früh- und Abnutzungsausfälle.- 26.7 Bauteile mit konstanter Ausfallrate.- 26.8 Strukturverhalten unter veränderlicher Ausfallrate.- 26.9 Partielle Redundanz.- 26.10 Passive Redundanz.- Sachwortverzeichnis.