Bernd Klein, Thomas Gänsicke

Leichtbau-Konstruktion (eBook, PDF)

Dimensionierung, Strukturen, Werkstoffe und Gestaltung

• Format: PDF

Produktbeschreibung

Dieses Lehr- und Übungsbuch umfasst die Grundlagen des konstruktiven Leichtbaus im Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei wurde besonderer Wert auf eine praxisorientierte Darstellung gelegt, um der Ingenieurausbildung an Hochschulen passgenau gerecht zu werden. Es führt methodisch in die Arbeitstechniken und konstruktiven Fragestellungen ein. Ziel des Buches ist es, besondere Prinzipien und Analogien herauszustellen, um dem Leser geeignete Problemlösungsansätze an die Hand zu geben. Auf Grund der vielen Übungsbeispiele ist es sehr gut zum Selbststudium geeignet. Viele Hinweise zur praktischen Umsetzung lassen es auch für den Ingenieur zu einem verlässlichen Ratgeber werden. Für die 11. Auflage wurden einige Kapitel überarbeitet, z. B. wurde die Systematisierung des Leichtbaus bezüglich Strategien, Methoden und Prinzipe erweitert und bei den Faserverbundkunststoffen die Auslegungs- und Berechnungsmethoden ergänzt, so dass das Buch weiter den aktuellen Stand der Technik wiedergibt.

Der Inhalt Analog zu den in der Praxis auftretenden Bearbeitungsschritten wurde das Themenspektrum wie folgt strukturiert:

· Konstruktive Fragestellungen und deren Umsetzung · Dimensionierung · Kriterien für die Werkstoffauswahl · Elastomechanische Phänomene · Leichtbauparameter typischer Werkstoffe · Langzeitnutzung bei statischer und dynamischer Belastung · Gezielte Strukturoptimierung und Strukturzuverlässigkeit

Die Zielgruppen · Studierende technischer Fachrichtungen an Fachhochschulen und Universitäten · Ingenieure im Maschinen-, Geräte- und Fahrzeugbau, die einen schnellen Überblick über den modernen Leichtbau erwerben möchten · Teilnehmer an Kompaktkursen an Technischen Akademien

Die Autoren Dr.-Ing. Bernd Klein ist emeritierter Univ.-Professor an der Universität Kassel und leitete dort 28 Jahre das Fachgebiet Konstruktiver Leichtbau mit der Ausrichtung auf den Fahrzeugbau. Zu seinen Arbeitsschwerpunkten gehören Konstruktionsmethodik, Finite Element Methode, CAE und Betriebsfestigkeit.

Dr.-Ing. Thomas Gänsicke ist Professor an der Ostfalia HAW in der Fakultät Fahrzeugtechnik in Wolfsburg. Er hat eine Professur für Fahrzeugkonzepte und Gesamtfahrzeug. Zuvor arbeitete er bei der Volkswagen AG im Bereich Fahrzeugkonzepte und war Projektleiter oder technischer Projektleiter für diverse Forschungs-, Konzept- und Kleinserienfahrzeuge. Studiert hat er Konstruktionssystematik und promovierte über ein Leichtbaufahrzeug.

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Produktdetails

• Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
• Seitenzahl: 578
• Erscheinungstermin: 13. November 2019
• Deutsch
• ISBN-13: 9783658268466
• Artikelnr.: 58419588

Autorenporträt

Dr.-Ing. Bernd Klein ist emeritierter Univ.-Professor an der Universität Kassel und leitete dort 28 Jahre das Fachgebiet Konstruktiver Leichtbau mit der Ausrichtung auf den Fahrzeugbau. Zu seinen Arbeitsschwerpunkten gehören Konstruktionsmethodik, Finite Element Methode, CAE und Betriebsfestigkeit.

Dr.-Ing. Thomas Gänsicke ist Professor an der HAW Ostfalia in der Fakultät Fahrzeugtechnik in Wolfsburg. Er hat eine Professur für Fahrzeugkonzepte und Gesamtfahrzeug. Zuvor arbeitete er bei der Volkswagen AG im Bereich Fahrzeugkonzepte und war technischer Projektleiter für diverse Forschungs-, Konzept- und Kleinserienfahrzeuge.

Inhaltsangabe

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.- 5.6 Bewertung konstruktiver Grundlastfälle.- 5.7 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 Stab-Balkenprofile.- 9.1 Kraftflüsse.- 9.2 Kraftflüsse und Schnittgrößen.- 9.3 Querkraftbiegung.- 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 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 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.- 16.3 Elastzitätsgleichungen für statisch unbestimmte Strukturen.- 16.4 Geschlossener Rahmen.- 16.5 Symmetriebedingungen.- 17 Sandwichelemente.- 17.1 Aufbauprinzip.- 17.2 Werkstoffeigenschaften.- 17.3 Homogener Kern.- 17.4 Verallgemeinerte Membrantheorie.- 17.5 Methode der Partialdurchsenkung.- 17.6 Strukturierte Kerne.- 18 Stabilität von Stab/Balken-Tragwerken.- 18.1 Grundeffekte.- 18.2 Verzweigungsproblem.- 18.3 Durchschlagproblem.- 18.4 Knickung von Stäben und Balken.- 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.- 20.2 Lösung der Plattengleichung.- 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 mitspeziellen Einleitungsgurten.- 22.6 Mittragende Breite einer Scheibe.- 22.7 Auslegung von Einleitungsgurten.- 22.8 Schubfeldmodell.- 23 Verbindungstechnik.- 23.1 Einsatzbreite.- 23.2 Nietung.- 23.3 Schweißung.- 23.4 Klebung.- 23.5 Besondere Fügeverfahren.- 24 Strukturoptimierung.- 24.1 Strukturkennwert.- 24.2 Einfache Optimierungsprobleme.- 24.3 Dimensionierung von Profilen unter Optimalitätsbedingungen.- 24.4 Dimensionierung von Flächentragwerken unter Optimalitätsbedingungen.- 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.