Leichtbau-Konstruktion

Die 3. Auflage umfaßt die Überarbeitung und Verbesserung dieses Lehrbuchs, das für Ingenieure in Studium und Praxis der Fachrichtungen Maschinen-, Stahl-, Apparate- und Fahrzeugbau erstellt worden ist. Es kann neben der Vorlesung auch als Nachschlagewerk benutzt werden.

Ziel ist es, in einer möglichst ganzheitlichen Betrachtungsweise in die Berechnungsmethoden und Gestaltungsprinzipien des Leichtbaus einzuführen. Von der Konzeption her wird, auf nur geringe Vorkenntnisse der Mathematik und Mechanik aufbauend, das wesentliche Grundgerüst des modernen Leichtbaus entwickelt. Es wurden bei der Bearbeitung die zahlreichen Hinweise der Nutzer eingearbeitet.

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 Nichtlinear-elastische Kenngrößen.- 5.4 Belastungseigenschaften.- 5.5 Bezogene Werkstoffeigenschaften.- 5.6 Gütekennzahlen.- 5.7 Leichtbaukennzahlen.- 5.8 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 Profilstäbe.- 9.1 Kraftflüsse.- 9.2 Kraftflüsse und Schnittgrößen.- 9.3 Querkraftbiegung.- 10 Torsion von Profilstäben.- 10.1 Allgemeine Grundbeziehungen.- 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 Profilstäbe.- 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 Schubfeld.- 13.2 Ideales Zugfeld.- 14 Ausgesteifte Kastenprofile.- 14.1 Viergurtmodell.- 14.2 Torsionsbeanspruchung.- 14.3 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 Elastizitätsgleichungen für statisch unbestimmte Strukturen.- 16.4 Geschlossener Rahmen.- 17 Sandwichelemente.- 17.1 Aufbauprinzip.- 17.2 Werkstoffeigenschaften.- 17.3 Homogener Kern.- 17.4 Methode der Partialdurchsenkung.- 17.5 Stab-Knicken.- 17.6 Strukturierte Kerne.- 17.7 Instabilitätsformen.- 18 Stabilität von Stäben und Balken.- 18.1 Grundeffekte.- 18.2 Knicken von Profilstäben.- 18.3 Elastisch-plastisches Knicken.- 18.4 Kippen.- 19 Beulen von Blechfeldern und Rohren.- 19.1 Beulgleichung.- 19.2 Lösung der Beulgleichung.- 19.3 Einfache Beulfälle.- 19.4 Zusammenstellung von Beulfällen.- 19.5 Rohrbeulen.- 19.6 Versteifte Scheibe.- 19.7 Beulung von Profilen.- 19.8 Bördelung.- 20 Konstruktive Versteifungen.- 20.1 Schalenförmige Formgebung.- 20.2 Sicken.- 20.3 Rippen.- 20.4 Randversteifungen.- 20.5 Durchzüge.- 21 Krafteinleitung.- 21.1 Versteifte Scheibe.- 21.2 Einleitungsgurt konstanter Spannung.- 22 Verbindungstechnik.- 22.1 Einsatzbreite.- 22.2 Nietung.- 22.3 Schweißung.- 22.4 Kleben.- 22.5 Sonderverbindungsverfahren.- 23 Strukturoptimierung.- 23.1 Mathematischer Optimierungsansatz.- 23.2 Elementares Optimalitätsverfahren.- 23.3 EinfacheMinimalauslegungen.- 23.4 Vereinfachtes numerisches Optimierungsverfahren.- 24 Schwingbeanspruchte Strukturen.- 24.1 Konstruktionsphilosophien.- 24.2 Problematik des rechnerischen Nachweises.- 24.3 Auswertung des Beanspruchungsverlaufs.- 24.4 Versagensverhalten.- 24.5 Arbeitsmechanische Schadensakkumulation.- 24.6 Verbesserung der Aussagegenauigkeit.- 24.7 Restfestigkeitsproblem.- 24.8 Allgemeines Rißfortschrittsproblem.- 24.9 Bruchmechanische Akkumulation.- 24.10 Einheitsakkumulation.- 25 Strukturzuverlässigkeit.- 25.1 Zuverlässigkeitsanalyse.- 25.2 Boolesche Grundanordnungen.- 25.3 Statistische Nutzung.- 25.4 Zufallsausfälle.- 25.5 Früh- und Abnutzungsausfälle.- Leichtbau-Übungen.- Sachwortverzeichnis.