This special issue contains selected peer-reviewed papers which were presented at the Third International Conference on Diffusion in Solids and Liquids (DSL-2007), held at the Hotel Pestana Alvor Praia, Algarve, Portugal during the 4th-6th July, 2007.
Dieses Übungsbuch beinhaltet eine umfangreiche Sammlung von Aufgaben zum Themenkomplex Leichtbau. Insbesondere werden die Grundlagen der Festigkeitslehre, Stoffleichtbau und Formleichtbau sowie Sandwichelemente behandelt. Dabei wird vor allem auf Grenzbeanspruchung und Optimierung der Strukturen eingegangen. Das Buch zeichnet sich durch detaillierte Müsterlösungen aus, sodass Studierende von Bachelor- und Masterstudiengängen die Lösungswege einfach nachvollziehen können. Das Werk ist dadurch auch für das Selbststudium bestens geeignet. Inhaltsverzeichnis Aufgaben.- Musterlösungen zu den Übungsaufgaben.- Anhang.
Anwendung des Computeralgebrasystems Maxima
Diese Studienhilfe zu numerischen Optimierungsverfahren richtet sich an Studierende des Maschinenbaus im Grundstudium und im Hauptstudium. Optimierungsverfahren gewinnen zunehmend an Bedeutung für den Leichtbau, wo eine Gewichtsreduzierung z.B. im Automobilbau oder in der Luft- und Raumfahrtindustrie zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch und einer entsprechenden Senkung der Betriebskosten sowie zu positiven Auswirkungen auf die Umwelt führen kann. Basierend auf dem freien Computeralgebrasystem Maxima stellen die Autoren Verfahren zur numerischen Lösung ingenieurmathematischer Probleme sowie Anwendungen aus traditionellen Lehrveranstaltungen zur Festigkeit von Werkstoffen vor. Die mechanischen Theorien konzentrieren sich auf die typischen eindimensionalen Strukturelemente, d.h. Federn, Stäbe und Euler-Bernoulli-Balken, um die Komplexität des numerischen Rahmens zu reduzieren und den resultierenden Entwurf auf eine geringe Anzahl von Variablen zu beschränken. Die Verwendung eines Computeralgebrasystems und der darin enthaltenen Funktionen, z. B. für Ableitungen oder Gleichungslösungen, ermöglicht eine stärkere Konzentration auf die Methodik der Optimierungsverfahren und nicht auf Standardverfahren. Das Buch enthält auch zahlreiche Beispiele, darunter einige, die mit Hilfe eines grafischen Ansatzes gelöst werden können, um dem Leser ein besseres Verständnis der Computerimplementierung zu vermitteln. Inhaltsverzeichnis 1. Einführung.- 2. Unbeschränkte Funktionen einer Variablen.- 3. Beschränkte Funktionen einer Variablen.- 4. Unbeschränkte Funktionen mehrerer Variablen.- 5. Gebundene Funktionen mehrerer Variablen.- 6. Antworten auf ergänzende Probleme.
Dieses Lehrbuch stellt die unterschiedlichen Leichtbaukonzepte anhand einfacher eindimensionaler Strukturen in sehr verständlicher Weise dar und ermöglicht einen leichten Einstieg in das Thema. Es werden nachvollziehbare Informationen und Hinweise zur Werkstoffauswahl und geometrischen Gestaltung von Bauteilen gegeben.
Der Grundgedanke dieser Einführung in die Methode der Finiten Elemente wird von dem Konzept getragen, die komplexe Methode nur anhand eindimensionaler Elemente zu erläutern. Somit bleibt die mathematische Beschreibung weitgehend einfach und überschaubar. Das Augenmerk liegt in jedem Kapitel auf der Erläuterung der Methode und deren Verständnis selbst. Der Leser lernt 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. Die Beschränkung auf eindimensionale Elemente ermöglicht somit das methodische Verständnis wichtiger Themenbereiche (z.B. Plastizität oder Verbundwerkstoffe), die einem angehenden Berechnungsingenieur in der Berufspraxis begegnen, jedoch in dieser Form nur selten an Hochschulen behandelt werden. Somit ist ein einfacher Einstieg - auch in weiterführende Anwendungsgebiete - durch das Konzept (a) Einführung in die Grundlagen (b) exakte Ableitung bei Beschränkung auf eindimensionale Elemente (und in vielen Fällen auch auf eindimensionale Probleme) (c) Umfangreiche Beispiele und weiterführende Aufgaben (mit Kurzlösung im Anhang) gewährleistet. Zur Veranschaulichung wird jedes Kapitel sowohl mit ausführlich durchgerechneten und kommentierten Beispielen als auch mit weiterführenden Aufgaben inklusive Kurzlösungen vertieft. Inhaltsverzeichnis Einleitung.- Motivation zur Finite-Elemente-Methode.- Stabelement.- Analogien zum Dehnstab.- Biegeelement.- Allgemeines 1D-Element.- Ebene und räumliche Rahmenstrukturen.- Balken mit Schubanteil.- Balken aus Verbundmaterial.- Nichtlineare Elastizität.- Plastizität.- Stabilität (Knickung).- Dynamik.- Spezialelemente.- Anhang.