Rechenmethoden des Leichtbaus

Dieses Buch bietet eine umfassende und dennoch prägnante Darstellung der Rechenmethoden des Leichtbaus im Rahmen der Statik der Stab- und Balkentragwerke und ist in vier Abschnitte unterteilt. Ausgehend von ganz allgemeinen Ausführungen zu den Grundlagen der Elastizitätstheorie werden im ersten Abschnitt außerdem ebene Probleme sowie Festigkeitskriterien isotroper Materialien angesprochen. Der zweite Abschnitt ist der analytischen Behandlung der Statik der Stab- und Balkentragwerke gewidmet, wobei hier Balken unter Biegung, Querkraft und Torsion angesprochen werden. Der dritte Abschnitt behandelt die Arbeits- und Energiemethoden im Leichtbau und spannt den Bogen zwischen klassischen Methoden und modernen Rechenverfahren wie der Finite-Elemente-Methode. Im vierten Abschnitt schließlich wird auf weiterführende Stab- und Balkenmodelle eingegangen, wobei neben Schubfeldträgern und schubweichen Balken auch hybride Strukturen sowie Laminat- und Sandwichträger besprochen werden. Dieses Buch richtet sich an Studierende an Fachhochschulen und Universitäten, aber auch an Ingenieurinnen und Ingenieure in der Praxis sowie an Forscherinnen und Forscher der Ingenieurwissenschaften. 1 Einführung · I – Grundlagen: 2 Grundlagen der Elastizitätstheorie · 3 Ebene Probleme · 4 Festigkeitshypothesen für isotrope Materialien · II – Stäbe und Balken: 5 Balken unter Normalkraft und Biegung · 6 Querkraftschub · 7 St Venantsche Torsion · 8 Wölbkrafttorsion · III – Arbeits- und Energiemethoden · 9 Arbeit und Energie · 10 Das Prinzip der virtuellen Verrückungen · 11 Das Prinzip vom Stationärwert des Gesamtpotentials · 12 Das Prinzip der virtuellen Kräfte · 13 Energiebasierte Näherungsverfahren · 14 Die Finite-Elemente-Methode · IV Weiterführende Stab- und Balkenmodelle · 15 Schubfeldträger · 16 Der schubweiche Balken · 17 Hybridstäbe und -balken · 18 Laminat- und Sandwichträger Der Autor Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Christian Mittelstedt, studierte Bauingenieurwesen an der Bergischen Universität Wuppertal, wo er sein Studium 1999 als Dipl.-Ing. abschloss. Er wurde 2005 an der Universität Siegen mit einer Dissertation über Spannungskonzentrationsprobleme in Composite-Laminaten zum Dr.-Ing. promoviert. Ab 2006 war er in der Deutschen Luftfahrtindustrie als Forschungsingenieur und ab 2011 als technischer Leiter im Bereich der Strukturanalyse tätig. Er habilitierte sich 2012 mit einer Arbeit über die Stabilität dünnwandiger Faserverbund-Bauteile im Leichtbau und ist Autor und Co-Autor von mehr als 100 wissenschaftlichen Arbeiten, die in internationalen Zeitschriften, Tagungsbänden, aber auch behördlich anerkannten Berechnungshandbüchern publiziert wurden. Seit August 2016 leitet er das Fachgebiet „Konstruktiver Leichtbau und Bauweisen“ am Fachbereich Maschinenbau der Technischen Universität Darmstadt.