Aktualisiert: 2022-05-26
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Finite Elemente
Schlüsselwort: Strukturmechanik
Mechanik elastischer Körper und Strukturen
Das Lehrbuch bietet eine kompakte und prägnante Darstellung der Mechanik elastischer Körper und Strukturen. Es beschränkt die Stofffülle auf das Wesentliche, schlägt aber auch Brücken zu Spezialdisziplinen Struktur- und Festkörpermechanik und zur immer wichtiger werdenden Computer-orientierten Mechanik. Nach einer Einführung in die Grundlagen werden ebene Probleme, räumliche Probleme, Variations- und Energieprinzipien behandelt. Weitere Kapitel gehen auf die Mechanik von Platten, Rotationsschalen und ebenen Laminaten ein. Ein Buch für Studenten des Maschinenbaus und Bauingenieurwesens an Universitäten und Fachhochschulen ebenso wie für Fachleute und Praktiker in Industrie und Forschung.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Finite Elemente
Festigkeit und Formänderung
Dieser Buchtitel ist Teil des Digitalisierungsprojekts Springer Book Archives mit Publikationen, die seit den Anfängen des Verlags von 1842 erschienen sind. Der Verlag stellt mit diesem Archiv Quellen für die historische wie auch die disziplingeschichtliche Forschung zur Verfügung, die jeweils im historischen Kontext betrachtet werden müssen. Dieser Titel erschien in der Zeit vor 1945 und wird daher in seiner zeittypischen politisch-ideologischen Ausrichtung vom Verlag nicht beworben.
Aktualisiert: 2023-04-02
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Bioströmungsmechanik
Dieses Lehrbuch beschreibt anschaulich die Grundlagen der Bioströmungsmechanik und Biomechanik. Es behandelt deren Anwendung auf das Fliegen und Schwimmen von Lebewesen sowie auf die Blutzirkulation des Menschen. Aus den bioströmungsmechanischen Erkenntnissen werden technische Lösungen der Widerstandsreduzierung für die Luft- und Schifffahrt sowie Operationstechniken für den Menschen abgeleitet und dargestellt.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Eindimensionale Finite Elemente
Die Einführung in die Methode der Finiten Elemente ist so konzipiert, dass sie nur anhand eindimensionaler Elemente erläutert wird. Dadurch bleibt die mathematische Beschreibung überschaubar, dennoch ist die Formulierung stets wissenschaftlich exakt. Das besondere Augenmerk liegt auf der Erläuterung der Methode und deren Verständnis. Leser lernen, die Annahmen und Ableitungen bei verschiedenen physikalischen Problemstellungen in der Strukturmechanik zu verstehen und Möglichkeiten und Grenzen der Methode der Finiten Elemente kritisch zu beurteilen.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Optimierung in der Strukturmechanik
Horst Baier lehrt seit 1980 an der TH Darmstadt Optimierung von Tragwerken. Die Vorlesung beschäftigt sich im wesentlichen mit der Umsetzung technischer (mechanischer) Entwurfsaufgaben in die mathematische Formulierung, mit den notwendigen mathematischen Grundlagen, Lösungsalgorithmen und praktischen Anwendungen. Angesprochen werden Hörerinnen und Hörer des theoretischen Maschinenbaus, des konstruktiven Ingenieurbaus, der Mechanik und der praktischen Mathematik. Auf der Grundlage dieses Stoffes ensteht ein Lehrbuch, das sich - die Methoden finden zunehmend Anwendung in der Ingenieurpraxis - zugleich an in der Praxis stehende Ingenieure wendet. Horst Baier hat als Mitautor Christoph Seeßelberg gewonnen, der, wie er selbst, bei Dornier/Deutsche Aerospace (bei Friedrichshafen, Bodensee) tätig ist.
Aktualisiert: 2023-04-01
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Numerik im Maschinenbau
Aufgrund der enormen Fortschritte im Bereich der Computertechnologie und der Algorithmen gewinnt der Einsatz numerischer Berechnungsmethoden in vielen Industriezweigen zunehmend an Bedeutung. Das vorliegende Buch gibt eine praxisbezogene Einführung in moderne numerische Berechnungsverfahren, wie sie insbesondere im Bereich des Maschinenbau zum Einsatz kommen. Die weitaus häufigsten Berechnungsaufgaben stellen hierbei Wärmetransportprobleme und Probleme aus der Struktur- und Strömungsmechanik dar, die daher einen Schwerpunkt bilden. Dieses Buch wendet sich sowohl an Studenten des Maschinenbaus und anderer ingenieurwissenschaftlicher Disziplinen als auch an Berechnungsingenieure in der Industrie.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Bioströmungsmechanik
Dieses Lehrbuch beschreibt anschaulich die Grundlagen der Bioströmungsmechanik und Biomechanik. Es behandelt deren Anwendung auf das Fliegen und Schwimmen von Lebewesen sowie auf die Blutzirkulation des Menschen. Aus den bioströmungsmechanischen Erkenntnissen werden technische Lösungen der Widerstandsreduzierung für die Luft- und Schifffahrt sowie Operationstechniken für den Menschen abgeleitet und dargestellt.
Aktualisiert: 2023-03-14
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FEM-Leitfaden
Wer über die Beschaffung von FEM-Software entscheidet oder sich über Funktionalität und Einsatzmöglichkeiten seines Programmes informieren möchte, erhält mit diesem FEM-Leitfaden eine praktische Orientierungshilfe.Das Buch unterstützt beim Systemvergleich der marktgängigen Programme, ermöglicht eine vernünftige Bedarfsanalyse nach unternehmerischen Gesichtspunkten und hilft bei der praktischen Einführung und Anwendung der Software.Viele Beispiele aus der industriellen Praxis veranschaulichen die Zusammenhänge.
Aktualisiert: 2023-01-22
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Einführung in die Technische Mechanik
Strukturmechanische Untersuchung von Turbinenscheiben mit integrierten Wärmerohren
Ausgehend von einem temperaturabhängigen Materialmodell werden die Einflüsse von Wärmerohren auf das Temperatur- und Spannungsfeld einer Turbinenscheibe mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode aufgezeigt. Das Wärmerohr ist als Festkörper mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit modelliert. Es werden an einer Ringscheibe sowohl die geometrischen Einflüsse, wie unterschiedliche Wärmerohrlängen und Wärmerohrdurchmesser, als auch die Einflüsse verschiedener Randbedingungen, wie die vorherrschende Scheibenkühlung und der Wärmeeintrag am Scheibenrand, untersucht. Die durch die Wärmerohrkavität ausgelösten Kerbspannungen und Spannungsüberhöhungen werden lokalisiert, klassifiziert und durch konstruktive Möglichkeiten minimiert. Auch der Einfluss des Wärmerohrbetriebsdruckes auf die Scheibe wird evaluiert. Des Weiteren werden vereinfachte Flugzyklen zur Untersuchung der transienten Temperaturspannungen simuliert und mit Hilfe des Schädigungsparameters nach Smith, Watson und Topper eine Lebensdauerberechnung hinsichtlich Kurzzeitermüdung durchgeführt. Abschließend werden die Potenziale der Konfiguration in Bezug auf eine Reduktion der Kriechschädigung dargelegt.
Aktualisiert: 2019-12-27
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Einführung in die Technische Mechanik
Finite Elemente
Bei der numerischen Behandlung partieller Differentialgleichungen treten oft überraschende Phänomene auf. Neben der zügigen Behandlung der klassischen Theorie, die bis an die aktuelle Forschung heranführt, wird deshalb viel Wert auf die Darstellung von Beispielen und Gegenbeispielen gelegt. Die Beispiele haben mit dazu beigetragen, dass das Buch jetzt zu den Standardwerken bei den Finiten Elementen zählt.Mit der fünften Auflage erfolgte eine weitere Abrundung bei den Themen, deren Bedeutung in den letzten Jahren gewachsen ist. Mit der Theorie der a posteriori Fehlerschätzer wird a priori Information über den Diskretisierungsfehler gewonnen, die in der klassischen Theorie noch nicht hergeleitet wurden und die – schärfer als sonst –eine Eigenart von a posteriori Schätzern beleuchtet. Die Behandlung von Platten in der Festkörpermechanik erhält jetzt mit dem Zwei-Energien-Prinzip eine solide Grundlage, nachdem in der letzten Auflage die Behandlung von Locking Effekten in eine vollständige Theorie mündete.Das Buch richtet sich an Studierende der Mathematik im 3. Und 4. Studienjahr und in den späteren Kapiteln auch an junge Forscher, bei denen Finite Elemente im Mittelpunkt ihrer Arbeit stehen.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Praxisbuch FEM mit ANSYS Workbench
Die Leistungsfähigkeit virtueller Produkte mit ANSYS Workbench simulieren und optimieren
ANSYS Workbench ist eine der meistverbreiteten Softwarelösungen für strukturmechanische Simulationen, mit deren Hilfe Produkte schneller, zu geringeren Kosten und mit höherer Qualität auf den Markt gebracht werden können. Dieses Praxisbuch vermittelt alle notwendigen Grundlagen, um mit ANSYS Workbench einfache bis komplexe Simulationen durchzuführen. Es richtet sich an Entwicklungsingenieure und Produktentwickler.
Kompakt und leicht verständlich führt es in die Finite-Elemente-Methode (FEM) ein und erläutert die Anwendungsgebiete der linearen und nichtlinearen Statik und Dynamik. Für die praktische Anwendung werden die erforderlichen Arbeitsschritte in ANSYS Workbench behandelt. Dazu gehören die geeignete Vernetzung, die Definition und Kontrolle von Last- und Lagerbedingungen, aber auch die Wahl des passenden Berechnungsansatzes (lineare/nichtlineare oder implizite/explizite Lösung). Neu in dieser Auflage hinzugekommen sind die Themen Topologieoptimierung und Additive Fertigungssimulation.
30 Übungsbeispiele zeigen typische Vorgehensweisen, z. B. für die Berechnung von Kerbspannungen und Schraubverbindungen, die Abbildung hyperelastischen und plastischen Materialverhaltens oder die Untersuchung von Schwingungen und instationären Vorgängen. Im Internet finden Sie die Geometrien und Musterlösungen zu den im Buch beschriebenen Übungen.
Aktualisiert: 2023-02-16
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Praxisbuch FEM mit ANSYS Workbench
Die Leistungsfähigkeit virtueller Produkte mit ANSYS Workbench simulieren und optimieren
ANSYS Workbench ist eine der meistverbreiteten Softwarelösungen für strukturmechanische Simulationen, mit deren Hilfe Produkte schneller, zu geringeren Kosten und mit höherer Qualität auf den Markt gebracht werden können. Dieses Praxisbuch vermittelt alle notwendigen Grundlagen, um mit ANSYS Workbench einfache bis komplexe Simulationen durchzuführen. Es richtet sich an Entwicklungsingenieure und Produktentwickler.
Kompakt und leicht verständlich führt es in die Finite-Elemente-Methode (FEM) ein und erläutert die Anwendungsgebiete der linearen und nichtlinearen Statik und Dynamik. Für die praktische Anwendung werden die erforderlichen Arbeitsschritte in ANSYS Workbench behandelt. Dazu gehören die geeignete Vernetzung, die Definition und Kontrolle von Last- und Lagerbedingungen, aber auch die Wahl des passenden Berechnungsansatzes (lineare/nichtlineare oder implizite/explizite Lösung). Neu in dieser Auflage hinzugekommen sind die Themen Topologieoptimierung und Additive Fertigungssimulation.
30 Übungsbeispiele zeigen typische Vorgehensweisen, z. B. für die Berechnung von Kerbspannungen und Schraubverbindungen, die Abbildung hyperelastischen und plastischen Materialverhaltens oder die Untersuchung von Schwingungen und instationären Vorgängen. Im Internet finden Sie die Geometrien und Musterlösungen zu den im Buch beschriebenen Übungen.
Systemvoraussetzungen für E-Book inside: Internet-Verbindung und Adobe-Reader oder Ebook-Reader bzw. Adobe Digital Editions
Aktualisiert: 2023-02-16
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Analytische und semi-analytische Berechnungsmodelle zur Auslegung von Strukturklebverbindungen
In dieser Arbeit werden neue analytische und semianalytische Berechnungsmodelle zur Auslegung von Überlappungsklebverbindungen vorgeschlagen. Für die Analyse des Lasttransfers in Fügungen mit spröden, duktilen sowie mit gradierten Klebstoffen wird ein allgemeiner Modellierungsansatz entwickelt. Die Ergebnisse dieser Berechnungsmodelle zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit numerischen Referenzrechnungen.
Für die Analyse der Grenztragfähigkeit von Klebverbindungen werden zwei Strategien auf Basis der entwickelten, hocheffizienten Modelle verfolgt: eine Umsetzung der finiten Bruchmechanik zur Vorhersage der Initiierung finiter Risse in Fügungen mit spröden Klebstoffen und eine Anwendung des J-Integralkonzepts für Verbindungen mit duktilen Klebstoffen. Die Versagenslastvorhersagen zeigen eine gute Übereinstimmung mit Ergebnissen numerischer Referenzrechnungen und Experimenten.
Aktualisiert: 2021-10-27
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Energetische Beeinflussung von Schmelzefluss und Heißrissbildung beim Laserstrahlschweißen von Vergütungsstahl
Energetische Beeinflussung von Schmelzefluss und Heißrissbildung beim Laserstrahlschweißen von Vergütungsstahl
Aktualisiert: 2021-12-16
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Numerik 3
Dieser einführende Text basiert auf Vorlesungen innerhalb eines mehrsemestrigen Zyklus ”Numerische Mathematik“, den der Autor über einen Zeitraum von 25 Jahren an der Universität Heidelberg gehalten hat. Der vorliegende vierte Teil ist Problemen der Kontinuumsmechanik, speziell der Struktur- und der Strömungsmechanik, und deren numerischer Lösung mit Finite-Elemente-Verfahren gewidmet. Dabei finden wieder sowohl theoretisch mathematische als auch praktische Aspekte Berücksichtigung. Als Grundlage einer sachgerechten numerischen Approximation werden die mathematischen Modelle systematisch aus physikalischen Grundpostulaten hergeleitet. Das Verständnis der Inhalte erfordert neben dem Stoff der vorausgehenden Bände ”Numerik 0 (Einführung in die Numerische Mathematik)“, ”Numerik 1 (Numerik gewöhnlicher Differentialgleichungen)“ und ”Numerik 2 (Numerik partieller Differentialgleichungen)“ nur solche Vorkenntnisse, wie sie üblicherweise in den Grundvorlesungen über Analysis und Lineare Algebra vermittelt werden.
Aktualisiert: 2020-09-16
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Multikriterielle Optimierung am Beispiel einer Turbinenbaugruppe
Die Leistungsfähigkeit eines Flugtriebwerks wird vom Spaltverhalten des Verdichters und der Turbine nachhaltig beeinflusst. Die Spaltgrösse ist abhängig von auftretenden Belastungen und der konstruktiven Gestaltung der beteiligten Baugruppen. Letzteres ist die Grundlage der vorliegenden Arbeit, in der das Verhalten einer Baugruppe einer Hochdruckturbine verbessert werden soll. Es sind dabei einander widersprechende Anforderungen umzusetzen, weshalb eine hohe Entwurfsvielfalt evaluiert werden muss. Ein integrierter, automatisierter Entwurfsprozess, der den CAD-Modellaufbau und die strukturmechanische Berechnung umfasst, bietet hier vielfältige Vorteile und wird im Rahmen der Arbeit erstellt. Der Entwurfsprozess ist dann die Basis für einen Optimierungsprozess, der die Vorteile genetischer Algorithmen trotz zeitintensiver FE Analysen nutzt. Es werden adaptive Antwortflächen verwendet.
Eine hohe Variantenvielfalt in den umsetzbaren Entwürfen in Verbindung mit einer hohen Prozessstabilität im CAD- und FE-System sowie eine optimierungsrechte Gestaltung der Parametrisierung mit frei wählbaren Parameter und nur wenigen Nebenbedingungen bilden den Kern einer erfolgreichen Optimierung. Mit der Parametrisierung, die statt auf CAD-Variablen auf nur wenige, dimensionslose Parameter setzt, wurde eine effektive Strategie zum Erreichen der Ziele entwickelt und umgesetzt. Die gewonnene hohe Variantenvielfalt ist ein Vorteil für die Suche nach dem Optimum. Um diese auch bei restringierten Problemen in Verbindung mit Antwortflächen nutzen können, wurde ein Algorithmus entwickelt, der in der Definition der initialen Stützstellen bereits einzelne Nebenbedingungen des Optimierungsproblems aufnimmt. Die Suche kann so auf die interessierenden Bereiche fokussiert und beschleunigt werden.
Aktualisiert: 2020-12-08
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Bücher zum Thema Strukturmechanik
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- strukturmechanische Simulation
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