Festigkeitslehre

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 24.0 vom 22.06.2022

11B0151

Strength of materials

• Aircraft and Flight Engineering (B.Sc.)
• Fahrzeugtechnik (Bachelor) (B.Sc.)
• Maschinenbau (B.Sc.)
• Maschinenbau im Praxisverbund (B.Sc.)
• Bioverfahrenstechnik in Agrar- und Lebensmittelwirtschaft (B.Sc.)
• Berufliche Bildung - Teilstudiengang Metalltechnik (B.Sc.)
• Mechatronic Systems Engineering (M.Sc.)
• Energie-, Umwelt- und Verfahrenstechnik (B.Sc.)
• Kunststofftechnik (B.Sc.)
• Kunststofftechnik im Praxisverbund (B.Sc.)
• Werkstofftechnik (B.Sc.)
• Mechatronik (B.Sc.)
• Berufliche Bildung - Teilstudiengang Fahrzeugtechnik (B.Sc.)

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Im Rahmen der Entwicklung und Konstruktion neuer Maschinen, Fahrzeuge und deren Komponenten wird standardmäßig die Mechanik von Baugruppen und von einzelnen Bauteilen betrachtet. Basierend auf den Erkenntnissen der Statik und der Werkstoffkunde wird in der Festigkeitslehre die Belastung in Bauteilen berechnet und mit der Belastbarkeit der eingesetzten Materialien verglichen. Die besondere Bedeutung der Festigkeitslehre für die Auslegung von Systemen wird anhand von verschiedenen praxisnahen Beispielen deutlich.Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage Spannungen und Dehnungen in einfachen Bauteilen zu berechnen und im Hinblick auf die Festigkeit des Bauteils zu bewerten. Die Studierenden kennendie Grundlagen einer sicheren und wirtschaftlichen Bauteilauslegung.Nach Abschluss des Moduls kennen die Studierenden dieRelevanz der Festigkeitslehre für weiterführende Module in der Konstruktion und der Finite Elemente Methode.

• 1. Einführung
• 2. Zug - und Druckbeanspruchung in Stäben
• 3. Spannungs- und Verzerrungszustand
• 4. Festigkeitshypothesen
• 5. Biegung gerader Balken
• 5. Torsion von Stäben
• 6. Knickung

Wissensverbreiterung
Studierende, die dieses Modul erfolgreich studiert haben,
• können die Begriffe mechanische Spannung und Verzerrung zu nennen und die Unterschiede erklären.

• können die für die Festigkeitslehre notwendigen Materialgesetze und Materialeigenschaften nennen und erklären.
• können verschiedene Festigkeitshypothesen zu nennen und die Anwendung erläutern.
• können die Grundbelastungsarten (Zug, Druck und Temperaturänderung in Stäben, Biegung Schub und Torsion) nennen und darlegen.
• den Stellenwert der Festigkeitslehre innerhalb des Ingenieurswesens anhand praktischer Beispiele beschreiben
Wissensvertiefung
Studierende, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, können mit den Methoden der Festigkeitslehre den Spannungsnachweis für Stäbe und Balken führen sowie die Bedeutung der Vergleichsspannungen für überlagerte Beanspruchungen erklären und die Einsatzgebiete der Festigkeitshypothesen abgrenzen.
Können - instrumentale Kompetenz
Studierende, die dieses Modul erfolgreich studiert haben,
• können Spannungs- und Verzerrungszustände bei mehrachsigen Belastungszuständen beschreiben und die Spannungen und Verzerrungen in verschiedenen Raumrichtungen berechnen.
• können Haupt- und Vergleichspannungen berechnen und geeignete Festigkeitshypothesen auswählen.
• können statisch bestimmte und unbestimmte Systeme unterscheiden und berechnen.
• können die Verformung und den Spannungszustand von Bauteilen bei den Grundbelastungsarten berechnen.
• können für überlagerte Beanspruchung die geeignete Vergleichsspannung auswählen und berechnen.
Können - kommunikative Kompetenz
Studierende, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, können Ergebnisse von ausgewählten Analysen und Berechnungen aufbereiten, in Gruppen darstellen und diskutieren.
Können - systemische Kompetenz
Studierende, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, können die Grenzen der Festigkeitsberechnung mit elementaren Methoden einschätzen und bewerten.
Die Studierenden sind in der Lage sich eigenständig in die Berechnung komplexerer Probleme mit Hilfe weiterführender Literatur einzuarbeiten.

Vorlesung, begleitende Übungen, Tutorien in kleineren Gruppen, Gruppenarbeit

Mechanik: Inhalt der Vorlesung StatikMathematik: Trigonometrie, Algebra, Grundlagen der Differential- und Integralrechnung, einfache DifferentialgleichungenWerkstoffkunde: Werkstofftypen, Werkstoffkennwerte

Stelzle, Wolfgang

• Schmehmann, Alexander
• Helmus, Frank Peter
• Bahlmann, Norbert
• Prediger, Viktor
• Schmidt, Reinhard
• Stelzle, Wolfgang
• Fölster, Nils
• Richter, Christoph Hermann
• Voicu, Mariana-Claudia
• Michels, Wilhelm

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Gross, D., Hauger, W., Schröder, J., Wall, W.: Technische Mechanik, Band 2: Elastostatik, Springer.Hibbeler, Russell C.: Technische Mechanik Bd.2, Pearson.Altenbach, H.: Holzmann/Meyer/Schumpich Technische Mechanik Festigkeitslehre, Springer.Issler,L., Ruoß,H., Häfele, P.: Festigkeitslehre - Grundlagen. Springer.Läpple, V.: Einführung in die Festigkeitslehre, Springer.Kessel,S., Fröhling, D.: Technische Mechanik - Technical Mechanics. Springer.Assmann, B. Selke, P.: Technische Mechanik 2 - Festigkeitslehre. de Gruyter.

Klausur 2-stündig

1 Semester

Wintersemester und Sommersemester

Deutsch