Leichtbau

 

Qualifikationsziele

Die Studierenden können die Bedeutung des Leichtbaus bei technischen Problemstellungen hinsichtlich Zweck, Sparpotential und Ökonomie zeitgemäß einordnen. Die Studierenden wissen zwischen Stoff- und Formleichtbau zu unterscheiden und erkennen deren Notwendigkeit zur Kombination. Die Studierenden erwerben die Fähigkeit, mit Hilfe der vermittelten Grundlagen die Beanspruchung von Balkenstrukturen mit dünnwandigen Querschnitten zu ermitteln, diese zu bewerten und adäquate Veränderungen in der Auslegung vorzunehmen. Die Studierenden erhalten einen Überblick über Berechnungsmethoden zur Ermittlung der Verformung von Balkenstrukturen. Sie sind in der Lage, nach Analyse und Einordnung der Problemstellung die geeignete Lösungsmethode zu wählen und diese sicher anzuwenden. Die Studierenden können Leichtbaustrukturen hinsichtlich Festigkeit und Steifigkeit auslegen. Sie sind in der Lage, Ergebnisse aufwendiger numerischer Berechnungsverfahren, wie der FEM, sicher zu beurteilen.

Inhalte

Im Modul Leichtbau werden werden schwerpunktmäßig analytische Methoden zur rechnerischen Behandlung dünnwandiger Strukturen vermittelt.

  • Grundsätzliches zum Leichtbau: Stoffleichtbau, Formleichtbau, Leichtbaukennwerte
  • Grundgleichungen aus der Technischen Mechanik: Gleichgewicht, Geometriebeziehungen, Werkstoffgesetz
  • Beanspruchung des dünnwandigen Balkens: Verformungsansätze, Spannungen infolge Normalkraft-, Biege und Temperaturbeanspruchung, Spannungen infolge Querkraft, Schubmittelpunkt, Spannungen infolge Torsionsbeanspruchung (St. Venantsche Torsion, Wölbkrafttorsion)
  • Verformung dünnwandiger Balken: Lösung der Differentialgleichungen, Übertragungsmatrizen, Methode der Finiten Elemente und Kraftgrößenverfahren
  • Schubfeldträger: Rechteck-, Parallelogramm- und Trapezfelder, Schubwandträger, allgemeine Schubfeldträger

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