Dieses Lehrbuch bietet eine einheitliche Darstellung der Theorien und praktischen Entwurfsgrundlagen, die allen Zweigen der Festkörper- und Strömungsmechanik gemeinsam sind. Der Aufbau dieses Werkes spricht den fortgeschrittenen Studenten und den praktisch tätigen Ingenieur ebenso an wie den beginnenden Ingenieurstudenten. Besonders geeignet ist es als begleitende Lektüre für Vorlesungen über Statik, Dynamik, Festigkeitslehre, Hydromechanik und Kontinuumsmechanik. Das grundlegende Wissen aus der Angewandten Mechanik und die aufgezeigten Verbindungen ihrer Teilgebiete helfen die Herausforderungen zu bewältigen, die der Ingenieurgesellschaft durch die moderne Welt der Hochtechnologie erwachsen. Nach der erweiterten englischen Fassung dieses Lehrbuches, die unter dem Titel
Mechanics of
Solids and Fluids
im Springer-Verlag New York 1991 erschienen ist, stellt die vorliegende zweite Auflage eine korrigierte und um zwei Anhänge erweiterte Fassung der ersten 1985 erschienenen Auflage dar.
Auflage
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Illustrationen
348
348 s/w Abbildungen
348 Abb.
ISBN-13
978-3-7091-3295-1 (9783709132951)
DOI
10.1007/978-3-7091-3295-1
Schweitzer Klassifikation
1. Kinematik.- 1.1. Punktkinematik.- 1.2. Kinematik des starren Körpers.- 1.3. Kinematik des verformbaren Körpers.- 1.4. Ergänzungen und Beispiele zur Punkt- und Starrkörperkinematik.- 1.5. Ergänzungen und Beispiele zur Verformungskinematik.- 1.6. Satz von der Erhaltung der Masse. Kontinuitätsgleichung.- 1.7. Aufgaben A 1.1. bis A 1.8 und Lösungen.- 2. Statik. Kräfte. Kraftdichte. Spannungen, Kräftegruppen. Hydrostatik.- 2.1. Kräfte. Kraftdichte. Spannungen. Gleichgewicht.- 2.2. Kräftegruppen.- 2.3. Hydrostatik.- 2.4. Flächenträgheitsmomente und ihre Transformationseigenschaften.- 2.5. Statik der Linientragwerke.- 2.6. Aufgaben A 2.1 bis A 2.15 und Lösungen.- 3. Arbeit. Leistung. Potentielle Energie.- 3.1. Arbeit. Leistung einer Einzelkraft und eines Kräftepaares.- 3.3. Potential der äußeren Kräfte.- 3.4. Potential der inneren Kräfte.- 3.5. Die Lagrangesche Darstellung der Formänderungsarbeit. Kirchhoffscher Spannungstensor.- 3.6. Aufgabe A 3.1 und Lösung.- 4. Materialgleichungen.- 4.1. Der elastische Körper. Das Hookesche Gesetz.- 4.2. Der viskoelastische Körper.- 4.3. Der zähplastische Körper.- 4.4. Aufgabe A 4.1 und Lösung.- 5. Prinzip der virtuellen Arbeit.- 5.1. Beispiel: Der Dreigelenkbogen.- 5.2. Einflußlinien statisch bestimmter Tragsysteme.- 5.3. Konservative Systeme.- 5.4. Prinzip der virtuellen komplementären Arbeit.- 5.5. Aufgaben A 5.1 bis A 5.3 und Lösungen.- 6. Ausgewählte Kapitel der Elastostatik.- 6.1. Kontinuumstheorie der linearisierten Elastostatik.- 6.2. Der gerade Stab.- 6.3. Durchlaufträger und Rahmen.- 6.4. Eben gekrümmte Stäbe.- 6.5. Scheiben.- 6.6. Platten.- 6.7. Rotationsschalen.- 6.8. Kontaktprobleme (Hertzsche Pressung).- 6.9. Spannungsfreie Temperaturfelder. Das Fouriersche Wärmeleitgesetz.- 6.10. Zurelastisch-viskoelastischen Analogie.- 6.11. Aufgaben A 6.1 bis A 6.21 und Lösungen.- 7. Dynamik fester und flüssiger Körper. Impulssatz (Schwerpunktsatz) und Drallsatz (Drehimpuls- oder Impulsmomentensatz) für materielle Volumina und Kontrollvolumina.- 7.1. Impulssatz.- 7.2. Drallsatz (Drehimpuls- bzw. Impulsmomentensatz).- 7.3. Anwendungen auf (durchströmte) Kontrollvolumina.- 7.4. Anwendungen auf starre Körper.- 7.5. Biegeschwingungen eines elastischen Balkens.- 7.6. Schallwellen im linear elastischen Körper.- 7.7. Aufgaben A 7.1 bis A 7.12 und Lösungen.- 8. Erstintegrale des dynamischen Grundgesetzes. Arbeits- und Energiesatz der Mechanik Kinetische Energie.- 8.1. Arbeitssatz.- 8.2. Energiesatz der Mechanik.- 8.3. Die kinetische Energie des starren Körpers.- 8.4. Einige Anwendungen auf Systeme mit einem Freiheitsgrad.- 8.5. Die Bernoulli-Gleichung der Hydromechanik.- 8.6. Eine Bemerkung zum ersten Hauptsatz der Thermodynamik (Energiesatz).- 8.7. Aufgaben A 8.1 bis A 8.5 und Lösungen.- 9. Stabilitätsprobleme.- 9.1. Stabilität einer Gleichgewichtslage.- 9.2. Stabilität der Grundbewegung Beispiel: Fliehkraftregler.- 9.3. Stabilitätsgrenze einer Gleichgewichtslage bei elastoplastischem Materialverhalten: Die Traglast.- 9.4. Zur Stabilität der Grundbewegung bei elasto-plastischem Materialverhalten: Die Melanschen Einspielsätze.- 9.5. Zur Stabilität der Kanalströmung mit Gefälle. Schießen und Strömen.- 9.6. Zur Flatterinstabilität.- 9.7. Aufgaben A 9.1 bis A 9.7 und Lösungen.- 10. Die Lagrangeschen Bewegungsgleichungen.- 10.1. Freie Schwingungen eines elastisch gelagerten Fundamentes.- 10.2. Pendel mit beweglichem Aufhängepunkt.- 10.3. Ein Dreimassenschwinger mit Saite.- 10.4. Ein Zweimassenschwinger mit Balken.- 10.5. «Rahmensystem» mitDämpfung.- 10.6. Der Unwuchterreger.- 10.7. Aufgaben A 10.1 bis A 10.3 und Lösungen.- 11. Einige Näherungsverfahren der Dynamik und Statik.- 11.1. Das Rayleigh-Ritz-Galerkinsche Näherungsverfahren.- 11.2. Beispiele: Linearisierte elastische Systeme vom Typ «Schwere Masse» - «Weiche Feder». Ersatzsystem mit einem Freiheitsgrad.- 11.3. Beispiele: Elastische Systeme mit «abstrakten» Ersatzsystemen.- 11.4. Die Methode der finiten Elemente (FEM).- 11.5. Linearisierung nichtlinearer Bewegungsgleichungen.- 11.6. Numerische Integration einer nichtlinearen Bewegungsgleichung.- 11.7. Aufgaben A 11.1 bis A 11.10 und Lösungen.- 12. Stoßvorgänge.- 12.1. Stoßgleichungen.- 12.2. Lagrangesche Stoßgleichungen.- 12.3. Vollkommen elastischer und unelastischer Stoß.- 12.4. Das «ballistische» Pendel und der Stoßmittelpunkt.- 12.5. Plötzliche Fixierung. Einer Achse.- 12.6. Ergänzung zum Längs- und Querstoß auf den elastischen Stab.- 12.7. Stoß auf einen elastischen dünnen Stab. Wellenausbreitung.- 12.8. Druckstoß in einer geraden Rohrleitung.- 12.9. Aufgaben A 12.1 bis A 12.3 und Lösungen.- 13. Ergänzungen zur Hydromechanik.- 13.1. Zirkulation und Wirbelvektor.- 13.2. Der hydrodynamische Auftrieb.- 13.3. Die Navier-Stokes-Gleichungen Ähnlichkeitsströmungen.- 13.4. Potentialströmungen. Singularitätenmethode.- 13.5. Aufgaben A 13.1 bis A 13.4 und Lösungen.- Literaturhinweise.- Sachwortverzeichnis.
