Technische Mechanik II

Institut für Management und Technik

Version 5.0 vom 13.11.2019

75B0075

Elastostatics and Strength of Materials

Allgemeiner Maschinenbau (B.Sc.)

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Basierend auf den Erkenntnissen der Statik (Lasten, Lastkollektive und Schnittgrößen) und Grundlagen des Werkstoffverhaltens (Werkstoffengineering) wird in der Festigkeitslehre die tatsächliche Beanspruchung in Bauteilen (allgemein mechanische Strukturen) berechnet und mit der zulässigen Belastungsfähigkeit der eingesetzten Werkstoffe verglichen. Die besondere Bedeutung der Festigkeitslehre für die Auslegung von Systemen wird anhand einer Vielzahl unterschiedlicher praxisnaher Beispiele verdeutlicht. Gleichzeitig liegt ein weiterer Schwerpunkt auf der Ermittlung der, durch die äußeren Lasten im Bauteil induzierten, Verformungen im Hinblick auf die Gestaltung von Maschinen, insbesondere Fertigungseinrichtungen und Werkzeugmaschinen zur Erreichung einer hinreichenden Steifigkeit und Genauigkeit von Gestell- und Antriebskomponenten.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 und Verformung der Bauteile zu bewerten. Die Studierenden kennen die Grundlagen einer sicheren und wirtschaftlichen Bauteilauslegung.Nach Abschluss des Moduls kennen die Studierenden die Relevanz der Festigkeitslehre für weiterführende Module in der Konstruktion und der Finite Elemente Methode.

1. Grundlagen und Terminologie der Festigkeitslehre/Elastostatik
2. Spannungs- und Verzerrungszustand
3. Zug- und Druckbeanspruchung in Stäben
4. Kontaktprobleme und Hertz´sche Pressung
5. Statisch unbestimmte Systeme
6. Biegung gerader Balken
7. Torsion von Stäben
8. Knickung
9. Zusammengesetzte Beanspruchung - Festigkeitshypothesen
10. Zeitlich veränderliche Belastungsfälle
11. Definition und Berechnung von Bauteilsicherheiten

Wissensverbreiterung
Nach Abschluss des Moduls kennen die Studierenden,
die Begriffe mechanische Spannung und Verformung (Verzerrung), deren Unterschiede sowie die für die Festigkeitslehre notwendigen Materialgesetze und Materialeigenschaften. Sie kennen die Grundbelastungsarten
Zug und Druck sowie Knickung, auch infolge von Temperaturänderung, in Stäben, Biegung von Balken und Torsion von Wellen. Ihr Wissen wird abgerundet durch die Kenntnis verschiedener Festigkeitshypothesen und ihrer jeweiligen Anwendung zu erläutern.
Wissensvertiefung

Können - instrumentale Kompetenz
Nach Abschluss des Moduls kennen die Studierenden die Spannungs-/Verzerrungszustände und Verformung bei mehrachsigen Belastungszuständen können diesen beschreiben und die Haupt- und Vergleichsspannungen berechnen. Darüber hinaus können sie Festigkeitshypothesen aufstellen und mit der Belastbarkeit der eingesetzten Materialien vergleichen.

Können - kommunikative Kompetenz
Nach Abschluss des Moduls können die Studierenden Ergebnisse von ausgewählten Analysen und Berechnungen aufbereiten, in Gruppen darstellen und diskutieren.
Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden 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 von Literatur und Formelsammlungen einzuarbeiten.

Vorlesungen mit integrierten Übungen und in kleineren Gruppenggf. studentisches Tutorium

Technische Mechanik - Statik, Grundlagen der Mathematik: Trigonometrie, Algebra, Grundlagen der Differential- und Integralrechnung, einfache Differentialgleichungen Werkstoffengineering: Werkstoffgruppen, Werkstoffkennwerte

Piwek, Volker

• Piwek, Volker
• ggf. Tutorinnen und Tutoren (nicht namentlich)

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• Assmann, B.: Festigkeitslehre mit 21 Tabellen und 81 Beispielen, Oldenbourg, München, 2009
• Gross, D.; Hauger, W.; Schröder, J.; Wall, W.: Technische Mechanik Band 2 - Elastostatik, Berlin u.a. : Springer Vieweg, 2014
• Gross, D. Seelig, Th.: Bruchmechanik mit einer Einführung in die Mikromechanik, Springer, Berlin, 2001
• Herr, H.; u.a.: Technische Mechanik – Statik – Dynamik -Festigkeit, Haan-Gruiten, Europa-Lehrmittel, 2016
• Herr, H.; u.a.: Tabellensammlung Technische Mechanik - Statik, Dynamik, Festigkeit, Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2007
• Hibbeler, R. C., Technische Mechanik 1 - Statik, München u.a., Pearson, 2012.
• Kessel, S. Fröhling, D.: zweisprachiges Lehrbuch zu Grundlagen der Mechanik fester Körper. Wiesbaden, Springer Vieweg, 2012
• Wittenburg, J.; Richard, H. A.; J. Zierep, J.; Bühler K.: Festigkeitslehre - Ein Lehr- und Arbeitsbuch, Berlin u.a., Springer Vieweg, 2014

• Klausur 2-stündig
• Klausur 1-stündig und Hausarbeit

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