Festigkeitslehre - Grundlagen
by Issler, Lothar; Ruoß, Hans; Hafele, PeterEdition: 2nd
Format: Paperback
Pub. Date: 2005-11-01
Publisher(s): Springer Nature
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Summary
Sowohl fachlich als auch didaktisch überzeugend ausgearbeitet, führt dieses Lehrbuch in das ingenieurwissenschaftliche Grundlagenfach Festigkeitslehre ein. Anders als viele andere Werke bezieht es sich nicht nur auf die Technische Mechanik, sondern vor allem auch auf die Werkstoffkunde. Einzigartig ist die Gesamtbetrachtung des Systems Werkstoff-Bauteilbeanspruchung. Durch zahlreiche Beispiele, Aufgaben, Musterlösungen, Verständnisfragen, Schaubilder, Randstichworte und andere hilfreiche Strukturelemente kann das Buch als effizientes Lernwerkzeug sowie als leistungsfähiges Nachschlagewerk eingesetzt werden. Mit den bei dieser preisgünstigen Studienausgabe mitgelieferten Rechnerprogrammen (jetzt neu auf CD-ROM) kann der Lehrstoff wirkungsvoll eingeübt werden.
Table of Contents
| Formelzeichen | p. XIX |
| Hinweise zur Programmdiskette | p. XLI |
| Bedeutung der Randsymbole | p. XLII |
| Einleitung | p. 1 |
| Definition der Festigkeitslehre | p. 2 |
| Aufgabe der Festigkeitslehre | p. 2 |
| Prinzip der Festigkeitsberechnung | p. 3 |
| Festigkeitsbedingung | p. 4 |
| Versagen | p. 7 |
| Gliederung des vorliegenden Bandes | p. 10 |
| Zusammenfassung | p. 12 |
| Verständnisfragen | p. 13 |
| Verformungszustand | p. 15 |
| Verformungsgrößen | p. 16 |
| Verschiebungsfeld | p. 16 |
| Dehnungen und Schiebungen | p. 17 |
| Indizierung der Verformungsgrößen | p. 19 |
| Verformungsgrößen und Bezugsrichtungen | p. 20 |
| Verformungen in beliebiger Richtung | p. 21 |
| Mohrscher Verformungskreis | p. 21 |
| Folgerungen aus dem Mohrschen Verformungskreis | p. 23 |
| Hauptdehnungen | p. 23 |
| Volumendehnung | p. 26 |
| Dehnungsmessung mit Dehnungsmeßstreifen | p. 27 |
| Aufbau und Wirkungsweise eines DMS | p. 27 |
| Wheatstonesche Brückenschaltung | p. 29 |
| Auswertung der Dehnungsmessungen | p. 32 |
| Zusammenfassung | p. 35 |
| Rechnerprogramme | p. 36 |
| Mohrscher Verformungskreis (Programm P2_l) | p. 36 |
| Auswertung einer DMS-Rosette (I) (Programm P2_2) | p. 37 |
| Verständnisfragen | p. 38 |
| Musterlösungen | p. 39 |
| Verformungszustand eines Oberflächenelements | p. 39 |
| Auswertung einer DMS-Rosette mit beliebigen Meßrichtungen | p. 42 |
| Spannungszustand | p. 45 |
| Schnittprinzip | p. 46 |
| Spannungsvektor | p. 47 |
| Schnittspannungen am Wurfelelemenit | p. 48 |
| Ebener Spannungszustand | p. 52 |
| Spannungen in beliebiger Schnittrichtung | p. 52 |
| Mohrscher Spannungskreis | p. 54 |
| Hauptspannungen | p. 56 |
| Allgemeiner Spannungszustand | p. 58 |
| Hauptspannungen | p. 58 |
| Darstellung des räumlichen Spannungszustandes | p. 59 |
| Definition des Spannungszustandes | p. 60 |
| Zusammenhang zwischen Schnittspannungen und äußerer Belastung | p. 61 |
| Zusammenfassung | p. 63 |
| Rechnerprogramme | p. 63 |
| Schnittspannungen am Wiirfelelement (Programm P3_l) | p. 63 |
| Mohrscher Spannungskreis (Programm P3_2) | p. 64 |
| Verständnisfragen | p. 66 |
| Musterlösungen | p. 68 |
| Schnittspannungen bei ebenem Spannungszustand | p. 68 |
| Schnittreaktionen in einem Balkenquerschnitt | p. 71 |
| Linear-elastisches Werkstoffverhalten | p. 75 |
| Hookesches Gesetz für den einachsigen Spannungszustand | p. 76 |
| Elastizitätsmodul | p. 77 |
| Querkontraktionszahl | p. 79 |
| Schubmodul | p. 81 |
| Zusammenhang zwischen den elastizitätstheoretischen Konstanten | p. 82 |
| Hookesches Gesetz für den allgemeinen Spannungszustand | p. 82 |
| Hookesches Gesetz für den ebenen Spannungszustand | p. 84 |
| Dehnungsbehinderung | p. 85 |
| Wärmedehnungen und Wärmespannungen | p. 87 |
| Zusammenfassung | p. 90 |
| Rechnerprogramme | p. 92 |
| Hookesches Gesetz für allgemeinen Spannungszustand (Programm P4_l) | p. 92 |
| Auswertung einer DMS-Rosette (II) (Programm P4_2) | p. 93 |
| Verständnisfragen | p. 94 |
| Musterlösungen | p. 97 |
| Hookesches Gesetz für zweiachsigen Spannungszustand | p. 97 |
| Querdehnungsbehinderte Scheibe | p. 99 |
| Grundbelastungsfälle | p. 101 |
| Zug | p. 103 |
| Spannungen | p. 103 |
| Verformungen | p. 104 |
| Druck | p. 105 |
| Gerade Biegung | p. 106 |
| Verf ormungen | p. 106 |
| Spannungen | p. 108 |
| Torsion gerader Stäbe mit Kreisquerschnitt | p. 113 |
| Verformungen | p. 113 |
| Spannungen | p. 114 |
| Mohrscher Spannungskreis | p. 117 |
| Verdrehwinkel | p. 117 |
| Scherung | p. 119 |
| Zusammenfassung | p. 122 |
| Verständnisfragen | p. 122 |
| Musterlösungen | p. 126 |
| Biegung eines Hochsprungstabs | p. 126 |
| Torsionsbeanspruchung einer Schweißkonstruktion | p. 129 |
| Werkstoffkennwerte bei zügiger Belastung | p. 133 |
| Zugversuch | p. 135 |
| Grundlagen | p. 135 |
| Zähes Werkstoffverhalten | p. 137 |
| Sprödes Werkstoffverhalten | p. 145 |
| Beispiele für das Werkstoffverhalten im Zugversuch | p. 146 |
| Druckversuch | p. 148 |
| Zähes Werkstoffverhalten | p. 149 |
| Sprödes Werkstoffverhalten | p. 150 |
| Biegeversuch | p. 151 |
| Torsionsversuch | p. 154 |
| Kennwerte | p. 154 |
| Versagensgrenzen im Torsions- und Zugversuch | p. 156 |
| Scherversuch | p. 158 |
| Zusammenfassung | p. 159 |
| Rechnerprogramme | p. 160 |
| Zugversuch (DIN EN 10002) (Programm P6_l) | p. 160 |
| Feindehnungsmessung beim Zugversuch (P6_2) | p. 161 |
| Verständnisfragen | p. 162 |
| Musterlösungen | p. 165 |
| Zugversuch an einer Al-Legierung | p. 165 |
| Festigkeitshypothesen | p. 169 |
| Problemstellung und Lösungsweg | p. 170 |
| Normalspannungshypothese | p. 172 |
| Schubspannungshypothese | p. 176 |
| Gestaltänderungsenergiehypothese | p. 181 |
| Fließbedingung | p. 181 |
| Praktische Anwendung der GH | p. 182 |
| Vergleich von SH und GH | p. 185 |
| Anpassung der Festigkeitshypothesen | p. 186 |
| Vergleichsdehnung | p. 188 |
| Erweiterte Schubspannungshypothese (Mohrsche Hypothese) | p. 190 |
| Hencky-Diagramm | p. 194 |
| Zusammenfassung | p. 197 |
| Rechnerprogramme | p. 199 |
| Festigkeitshypothesen (Programm P7_ 1) | p. 199 |
| Auswertung einer DMS-Rosette (III) (Programm P7_2) | p. 200 |
| Verständnisfragen | p. 202 |
| Musterlösungen | p. 204 |
| Sicherheitsnachweis für mehrachsig beanspruchte Bauteile aus Feinkornbaustahl und Grauguß | p. 204 |
| Kerbwirkung | p. 211 |
| Definition von Kerben | p. 212 |
| Phänomenologische Aspekte von Kerben | p. 214 |
| Formzahl | p. 216 |
| Definition | p. 216 |
| Ermittlung | p. 219 |
| Formzahldiagramme | p. 222 |
| Zusammenfassung | p. 222 |
| Rechnerprogramme | p. 223 |
| Formzahlen (Programm P8_l) | p. 223 |
| Verständnisfragen | p. 224 |
| Musterlösungen | p. 226 |
| Spannungsverläufe im gekerbten Flachstab | p. 226 |
| Überelastische Beanspruchung | p. 231 |
| Werkstofffließkurve | p. 232 |
| Bauteilfließkurve | p. 237 |
| Glatter Biegestab | p. 239 |
| Glatter Torsionsstab mit Kreisquerschnitt | p. 244 |
| Zugbeanspruchter Kerbstab | p. 245 |
| Vollplastische Grenzbelastung (Kollaps) | p. 255 |
| Phänomenologie | p. 255 |
| Berechnung der Kollapslast | p. 256 |
| Experimentelle Bestimmung | p. 265 |
| Eigenspannungen | p. 267 |
| Definition | p. 267 |
| Voraussetzungen für die Entstehung | p. 269 |
| Einfache Beispiele | p. 269 |
| Bestimmung von Eigenspannungen | p. 276 |
| Auswirkung von Eigenspannungen bei statischer Beanspruchung | p. 280 |
| Abminderung von Eigenspannungen | p. 283 |
| Zusammenfassung | p. 286 |
| Rechnerprogramme | p. 287 |
| Fließkurven glatter Biegeträger | p. 287 |
| Fließkurve gekerbter Bauteile | p. 288 |
| Verständnisfragen | p. 289 |
| Musterlösungen | p. 291 |
| Überelastisch zugbeanspruchtes Doppelkammerrohr | p. 291 |
| Sicherheitsnachweis bei statischer Beanspruchung | p. 297 |
| Spannungskategorien | p. 298 |
| Sprödes Bauteilverhalten | p. 299 |
| Zähes Bauteilverhalten | p. 301 |
| Fließbeginn | p. 302 |
| Begrenzte plas tische Verformung | p. 303 |
| Zähbruch | p. 305 |
| Sicherheitsbeiwerte | p. 306 |
| Bedeutung der Zähigkeit | p. 308 |
| Metallkundliche Modelle des Spröd- und Zähbruchversagens | p. 309 |
| Definition der Zähigkeit | p. 311 |
| Sicherheitsrelevanz der Zähigkeit | p. 312 |
| Einflußgroßen auf die Bauteilzähigkeit | p. 313 |
| Experimentelle Ermittlung der Zähigkeitskennwerte | p. 314 |
| Zusammenfassung | p. 320 |
| Verständnisfragen | p. 321 |
| Musterlösungen | p. 323 |
| Auslegung einer S ollbruchstelle | p. 323 |
| Grundlagen der Schwingfestigkeit | p. 327 |
| Einteilung der Berechnungsverfahren | p. 328 |
| Versagen bei Schwingbeanspruchung | p. 330 |
| Dauerschwingbruch | p. 330 |
| Versagensmodell | p. 332 |
| Begriffsdefinitionen | p. 334 |
| Wöhlerlinie | p. 337 |
| Experimentelle Bestimmung | p. 337 |
| Mathematische Beschreibung der Wöhlerlinie | p. 341 |
| Statistische Auswertung | p. 345 |
| Dauerfestigkeitskennwerte für reine Wechsel- und Schwellbeanspruchung | p. 349 |
| Wechselfestigkeit | p. 350 |
| Schwellfestigkeit | p. 352 |
| Mittelspannungseinfluß (Dauerfestigkeitsschaubild) | p. 352 |
| Dauerfestigkeitsschaubild nach Haigh | p. 353 |
| Dauerfestigkeitsschaubild nach Smith | p. 360 |
| Weitere Einflüsse auf die Schwingfestigkeit | p. 362 |
| Oberflächeneinfluß | p. 362 |
| Größeneinfluß | p. 364 |
| Umgebungseinflüsse | p. 369 |
| Weitere schwingfestigkeitsmindernde Einflüsse | p. 370 |
| Verfahren zur Steigerung der Schwingfestigkeit | p. 373 |
| Kerbwirkung bei schwingender Beanspruchung | p. 374 |
| Kerbwirkungszahl | p. 374 |
| Berechnungs verfahren | p. 377 |
| Kerbspannungen | p. 384 |
| Synthetische Bauteilwöhlerlinie | p. 385 |
| Dauerfestigkeit | p. 386 |
| Zeitfestigkeit | p. 389 |
| Sicherheitsnachweis | p. 390 |
| Berechnungs verfahren für synchrone Belastung | p. 393 |
| Belastung durch eine Komponente | p. 394 |
| Problematik bei Belastung durch mehrere Komponenten | p. 398 |
| Zug und Biegung | p. 400 |
| Rein wechselnde Biegung und Torsion | p. 402 |
| Mittelspannungsbehaftete Biegung und Torsion | p. 406 |
| Allgemeine zweiachsige synchrone Schwingbelastung | p. 412 |
| Anstrengungsverhältnis | p. 418 |
| Festigkeitskonzepte | p. 423 |
| Zusammenfassung | p. 426 |
| Rechnerprogramme | p. 427 |
| Statistische Auswertung von Schwingversuchen als Wöhlerlinie (Programm PI 1_1) | p. 427 |
| Dauerfestigkeitsschaubild (Programm PI 1_2) | p. 428 |
| Kerbwirkungszahl (Programm PI 1_3) | p. 429 |
| Synthetische Wöhlerlinie (Programm PI 1_4) | p. 430 |
| Sicherheit bei schwingender Beanspruchung mit einer Komponente (Programm PI 1_5) | p. 431 |
| Sicherheit bei schwingender Beanspruchung mit maximal drei Komponenten (Programm PI 1_6) | p. 432 |
| Verständnisfragen | p. 434 |
| Musterlösung | p. 436 |
| Schwingfestigkeit von Wellen | p. 436 |
| Anhang | |
| ErganzendeGrundlagen | p. 445 |
| Verformungen in beliebiger Richtung | p. 446 |
| Spannungszustand in Matrizendarstellung | p. 449 |
| Spannungen in beliebiger Richtung (ebener Spannungszustand) | p. 453 |
| Hauptspannungen und Hauptspannungsrichtungen | p. 457 |
| Mohrsche Kreise fur den dreiachsigen Spannungszustand | p. 464 |
| Zusammenhang zwischen den elastizitätstheoretischen Konstanten | p. 469 |
| Allgemeines Hookesches Gesetz in Matrizendarstellung | p. 471 |
| Fließbedingungen und deren physikalische Interpretationen | p. 479 |
| Hydrostatischer und deviatorischer Anteil des Spannungstensors | p. 479 |
| Grundlegende Eigenschaften von Fließbedingungen | p. 481 |
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