Technische Mechanik

Die Technische Mechanik (TM) ist ein unerlässliches Grundlagenfach und bietet das Rüstzeug für die Planung und Entwicklung komplexer Strukturen wie zum Beispiel Gebäude, Brücken, Fahrzeuge oder Triebwerke. Die TM liefert das theoretische Hintergrundwissen und die Verfahren zur Untersuchung von Kräften und Bewegungen und somit zur Berechnung der Konstruktion, Festigkeit, Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Bauteilen. Sie liefert damit die Antwort auf die Frage: Was ist technisch möglich? Teilgebiete, die den Inhalt der klassischen Technischen Mechanik darstellen sind Statik, Festigkeitslehre, Kinematik und Dynamik. Stefan Hartmanns "Technische Mechanik" ist konzipiert als vorlesungsbegleitendes Buch für Ingenieurstudiengänge wie zum Beispiel Bauwesen, Maschinenbau und Verfahrenstechnik an deutschsprachigen Universitäten. Der Autor vermittelt die Grundlagen und prüfungsrelevanten Inhalte dieses zentralen, aber oft gefürchteten Faches auf hohem didaktischen Niveau. Er beschreibt dabei klar strukturiert und schlüssig die großen Themengebiete der klassischen Technischen Mechanik - Statik, Elastostatik, und Dynamik - in einem Band. Es hilft dabei, die in der Vorlesung oder im Seminar behandelten Themen im Selbststudium nachzuarbeiten, kann aber auch zum schnellen Nachschlagen genutzt werden. Mathematische Zusammenhänge werden präzise hergeleitet und systematisch zum Lösen von komplexen Aufgabenstellungen herangezogen. Die dafür notwendige mathematische Sprache (Vektorrechnung, lineare Algebra) wird dem Leser zusätzlich vermittelt. Zahlreiche Abbildungen und kurze, realitätsnahe Übungsaufgaben erleichtern das Verständnis des Lehrstoffs. Eine treffende Zusammenfassung am Ende eines Kapitels gibt zudem Überblick und fokussiert den Blick auf die wichtigsten Konzepte. Der Ingenieurstudent erhält damit das nötige Rüstzeug zur Bewältigung des komplexen Stoffes.

Autorentext
Stefan Hartmann ist Professor für Festkörpermechanik am Institut für Technische Mechanik der Technischen Universität Clausthal. Er ist aktiv in verschiedenen Organisationen wie der Gesellschaft für Angewandte
Mathematik und Mechanik (GAMM), insbesondere dem Deutschen Komitee für Mechanik (DEKOMECH) und Mitorganisator diverser Konferenzen und Workshops sowie Autor von mehr als 100 Veröffentlichungen in
angesehenen nationalen und internationalen Fachzeitschriften sowie Büchern. Stefan Hartmann vertritt seit 25 Jahren äußerst engagiert die Technische Mechanik in der universitären Lehre. Schwerpunkte seiner
Arbeit liegen in der experimentellen Mechanik, der computergestützten Modellierung von Materialeigenschaften (Elastizität, Viskoelastizität und Viskoplastizität) und der Weiterentwicklung der Finite-Elemente-Methode.

Inhalt
Vorwort Einführung TEIL I: Statik starrer Körper EINFÜHRUNG IN DIE VEKTORRECHNUNG Grundgedanken der Vektorrechnung Das Skalarprodukt Das Vektorprodukt Das Spatprodukt Das doppelte Vektorprodukt Anwendung der Vektorrechnung in der Geometrie KRAFTSYSTEME Kraft und Moment Definition von Kraftsystemen Kraftdichten SCHWERPUNKTBERECHNUNGEN Materieller Körper und Massenmittelpunkt Linien-, Flächen- und Volumenschwerpunkte Schwerpunkt und Gravitation Linien- und Flächenlasten STRUKTURELEMENTE Schnittprinzip und Lagerreaktionen Untersuchung der Lösbarkeit von Starrkörperberechnungen Statisch bestimmte Fachwerkberechnung Balkenberechnung Seilberechnung Momentenfreie Bögen REIBUNG Haftreibung Seilreibung TEIL II: Statik elastischer Körper EINDIMENSIONALER SPANNUNGS- UND VERZERRUNGSZUSTAND Experimentelle Beobachtungen Der eindimensionale, linear elastische Festkörper Fachwerkberechnung MEHRDIMENSIONALE SPANNUNGS- UND VERZERRUNGSZUSTÄNDE Grundgleichungen der Elastostatik Spannungsmaße Erweiterte Betrachtungen der Elastostatik Zweidimensionale Elastostatik TECHNISCHE BALKENTHEORIE Spannungs-Schnittgrößenzusammenhang Einfache Biegung des geraden Balkens Querschnitsswerte Zweiachsige Biegung Torsionstheorie Biegung mit Querkraft Superposition von Lösungen Knicken von Stäben ENERGETISCHE BETRACHTUNGEN Grundbegriffe der Energiemethoden Sätze von Maxwell, Betti und Castigliano Prinzip der virtuellen Verschiebungen TEIL III: Dynamik starrer Körper KINEMATIK VON PUNKTMASSEN UND STARREN KÖRPERN Dreidimensionale Punktbewegung Dreidimensionale Starrkörperbewegung Ebene Starrkörperbewegung Bewegte Bezugssysteme Bewegte Bezugssysteme in der Starrkörpermechanik Kreiselkinematik BILANZGLEICHUNGEN DER MECHANIK Masse-, Impuls- und Drehimpuls Massenbilanz Impulssatz für Punktmassen Spezielle Kräfte Massenmittelpunkt und Massenträgheitsmomente Impuls- und Drehimpulsbilanz bei Starrkörpern Der Fall der Statik Ebene Starrkörperbewegung Impuls- und Drallsatz im bewegten Bezugssystem BILANZ DER MECHANISCHEN LEISTUNG/ENERGIESATZ Energiebetrachtungen bei Punktmassen (geradlinige Bewegung) Energiebetrachtung bei Punktmassen Energiebetrachtungen bei Starrkörperbewegungen DER STOß Grundbetrachtungen des Stoßes Gerade, zentraler Stoß Schiefer, zentraler Stoß Exzentrischer Stoß ANHANG A: DIMENSION UND EINHEIT ANHANG B: ANALYSIS Funktionen Funktionen und deren Ableitungen Flächen- und Volumenintegrale ANHANG C: LINEARE ALGEBRA Matrizenrechnung Homogene Gleichungssysteme Lösung von zwei Gleichungen für zwei Unbekannte Berechnung der Eigenvektoren Einführung in die Tensorrechnung Stichwortverzeichnis

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