Klein Leichtbau-Konstruktion

Berechnungsgrundlagen und Gestaltung
1989
ISBN: 978-3-322-88818-1
Verlag: Vieweg & Teubner
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 483 Seiten, eBook

Reihe: Viewegs Fachbücher der Technik

Zielgruppe

Research

Autoren/Hrsg.

Klein, Bernd

Inhaltsverzeichnis

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.- 5.5.1 Spezifisches Volumen.- 5.5.2 Spezifische Steifigkeit.- 5.5.3 Reißlänge.- 5.6 Bewertung konstruktiver Grundlastfälle.- 5.6.1 Leichtbaukennzahl.- 5.6.2 Gütekennzahl.- 5.7 Gesichtspunkte für die Werkstoffauswahl.- 6 Leichtbauwerkstoffe.- 6.1 Stahl.- 6.1.1 Eigenschaftsmodifikationen.- 6.1.2 Sorten.- 6.1.3 Physikalisch-mechanische Eigenschaften.- 6.2 Eisen-Gußwerkstoffe.- 6.3 Aluminium.- 6.3.1 Eigenschaftsmodifizierungen.- 6.3.2 Al-Kneglegierungen.- 6.3.3 Al-Gußlegierungen.- 6.3.4 Physikalisch-mechanische Eigenschaften.- 6.3.5 Sinteraluminium.- 6.4 Magnesium.- 6.4.1 Mg-Legierungen.- 6.4.2 Physikalisch-mechanische Eigenschaften.- 6.5 Titan.- 6.5.1 Reintitan.- 6.5.2 Ti-Legierungen.- 6.5.3 Physikalisch-mechanische Eigenschaften.- 6.6 Kunststoffe.- 6.7 Superleichtlegierungen.- 6.8 Faserverstärkte Werkstoffe.- 6.8.1 Faserverstärkte Kunststoffe.- 6.8.1.1 Glasfaserverstärkte Kunststoffe.- 6.8.1.2 Kohlenstoffaserverstärkte Kunststoffe.- 6.8.1.3 Aramidfaserverstärkte Kunststoffe.- 6.8.1.4 Verbundfestigkeit.- 6.8.2 Faserverstärkte Metalle.- 7 Gestaltungsprinzipien im Leichtbau.- 7.1 Strukturmerkmale.- 7.2 Konstruktive Prinzipien.- 8 Elastizitätstheoretische Grundlagen.- 8.1 Bauelemente.- 8.2 Geometrische Beschreibungsgrößen.- 8.2.1 Flächenträgheitsmomente.- 8.2.2 Steinerscher Satz.- 8.2.3 Flächenträgheitsmomente zusammengesetzter Profile.- 8.2.4 Transformierte Flächenträgheitsmomente.- 8.2.5 Hauptflächenträgheitsmomente.- 8.3 Elastizitätsgleichungen.- 8.3.1 Verschiebungen und Verzerrungen.- 8.3.2 Spannungen.- 8.3.3 Gleichgewicht.- 8.3.4 Ebene Elastizitätsgleichungen.- 8.3.4.1 Ebener Spannungszustand.- 8.3.4.2 Ebener Verzerrungszustand.- 8.4 Formänderungsenergie.- 8.5 Elastizitätsgesetz der stabartigen Elemente.- 8.6 Elastizitätsgesetze der Flächenelemente.- 8.6.1 Scheibenelement.- 8.6.2 Plattenelement.- 8.6.3 Allgemeines Flächenelement.- 9 Dünnwandige Stab-Balkenprofile.- 9.1 Kraftflüsse.- 9.2 Kraftflüsse und Schnittgrößen.- 9.3 Querkraftbiegung.- 9.3.1 Schubmittelpunkt.- 9.3.2 Offene Konstruktionsprofile.- 9.3.3 Geschlossene Konstruktionsprofile.- 9.3.4 Geschlossene unsymmetrische Profile.- 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 Geometrische Beschreibungsgrößen 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.- 16.2.1 Rahmenstrukturen.- 16.2.2 Ebene Fachwerke.- 16.2.3 Raumfachwerke.- 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.- 17.3.1 Grundlastfälle.- 17.3.2 Kritische Beanspruchung.- 17.4 Verallgemeinerte Membrantheorie.- 17.5 Methode der Partialdurchsenkung.- 17.6 Strukturierte Kerne.- 17.6.1 Honeycomb-Kern.- 17.6.2 Tubuskern.- 17.7 Stabilitätsprobleme.- 18 Stabilität von Stab/Balken-Tragwerken.- 18.1 Grundeffekte.- 18.2 Verzweigungsproblem.- 18.3 Durchschlagproblem.- 18.4 Knickung von Stäben und Balken.- 18.4.1 Knickung bei Lastexzentrizität oder Vorkrümmung.- 18.4.2 Knickung von doppelt- und punkt-symmetrischen Profilen.- 18.4.3 Knickung einfach-symmetrischer Profile.- 18.4.4 Knickung unsymmetrischer Profile.- 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.- 20.1.1 Schnittkräfte-Definition.- 20.1.2 Verschiebungsgrößen.- 20.1.3 Verzerrungszustand.- 20.1.4 Materialgesetz.- 20.1.5 Entkopplung von Biegung und Drillung.- 20.1.6 Gleichgewichtsaussagen am ebenen Flächenelement.- 20.1.7 Verschiebungsdifferentialgleichungen.- 20.1.8 Randbedingungen für die Scheibe.- 20.1.9 Randbedingungen für die schubstarre Platte.- 20.2 Lösung der Plattengleichung.- 20.2.1 Reihenentwicklung.- 20.2.2 Reihenentwicklungsmethoden.- 20.2.2.1 Rechteckplatte mit verschiedenen Belastungen.- 20.2.2.2 Rechteckplatte mit unterschiedlichen Seitenverhältnissen und verschiedenen Randbedingungen.- 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 mit speziellen Einleitungsgurten.- 22.6 Mittragende Breite einer Scheibe.- 22.7 Auslegung von Einleitungsgurten.- 22.8 Schubfeldmodell.- 23 Verbindungstechnik.- 23.1 Einsatzbreite.- 23.2 Nietung.- 23.2.1 Nietverbindungen mit überstehenden Köpfen.- 23.2.2 Nietverbindungen mit Senkkopfniete.- 23.2.3 Überlagerte Scher- und Zugbeanspruchung auf Nietverbindungen.- 23.3 Schweißung.- 23.3.1 Punktschweißen.- 23.4 Klebung.- 23.5 Besondere Fügeverfahren.- 24 Strukturoptimierung.- 24.1 Strukturkennwert.- 24.2 Einfache Optimierungsprobleme.- 24.3 Dimensionierung von Profilen unter Optimalitätsbedingungen.- 24.3.1 Biegebalken.- 24.3.2 Sandwich-Plattenstab unter Biegung.- 24.3.3 Druckstab mit Voll- und Hohlquerschnitt gegen Knicken.- 24.3.4 Druckstab mit Hohlquerschnitt gegen Knicken und Beulen.- 24.3.5 Druckstab mit Füllquerschnitt gegen Knicken.- 24.3.6 Druckstab mit Füllquerschnitt unter beliebigen Restriktionen.- 24.4 Dimensionierung von Flächentragwerken unter Optimalitätsbedingungen.- 24.4.1 Integralplatte.- 24.4.2 Sandwichplatte.- 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.