Bauteilberechnung und Optimierung mit der FEM - Gerhard Silber, Florian Steinwender

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E-Book (pdf) Bauteilberechnung und Optimierung mit der FEM von Gerhard Silber, Florian Steinwender

Bauteilberechnung und Optimierung mit der FEM Gerhard Silber, Florian Steinwender E-Books Deutsch

In einer Zeit schnellen Wandels werden von Unternehmen immer kürzere Entwicklungszeiten für innovative hochtechnologische Produkte bei optimalem Materialeinsatz gefordert. Diese Produkte müssen außerdem kostengünstig und konkurrenzfähig sein und zwar unabhängig davon, ob es sich um Produkte des Maschinenbaus, der Luft-und Raumfahrtindustrie, der Medizintechnik oder anderer Bereiche handelt. Um diesen Ansprüchen gerecht werden zu können, ist die Entwicklung und Gestaltung eines Produktes bis hin zum Design unter Einbeziehung moderner Materialien weitestgehend nur noch mit Hilfe eines abgerundeten theoretischen Basiswissens sowie computerunterstützter Methoden, wie etwa der Finiten Elemente Methode (FEM) möglich. Deshalb müssen heutige Absolventen von Ingenieurdisziplinen ebenso wie auch in der Praxis stehende Ingenieure sowohl über ausreichende Kenntnisse von Materialien und deren Verhal ten (Werkstoffphänomenologie und Modellierung) einerseits sowie geeigneter numerischer Berechnungsverfahren (FEM) andererseits im Rahmen der Entwicklung und Konstruktion von Bauteilen und Bauteilsystemen (Produkten) verfügen. Bei der Berechnung solcher Produkte reicht es aber nicht mehr aus, stets und höchstens linear--elastisches Materialverhalten oder gar die Bauteile als starre Körper vorauszuset zen. Ganz im Gegenteil hat der Entwickler im Rahmen einer Wertschöpfung heutzutage bei der Vielzahl von Materialien ja gerade die "Wahl ", ein für das jeweilige Bauteil optimales Materialverhalten "einzubauen". Für solche ambitionierteren Modellierungen einer jeweils zu entwerfenden Struktur und deren Vorhersage im Betrieb ist allerdings ein bestimmtes Grundlagenwissen unabdingbar. Dieses Wissen setzt sich idealerweise aus Kenntnissen der Werkstoffphänomenologie, derKontinuumsmechanik und Materialtheorie sowie der Finiten Elemente Methode (FEM) zusammen.

Bauteilberechnung und Bauteiloptimierung an praxisnahen Beispielen auf der Basis der theoretischen Grundlagen Includes supplementary material: sn.pub/extras

Autorentext

Prof. Dr.-Ing. habil. Gerhard Silber ist Professor für Technische Mechanik und Werkstoffmechanik sowie Geschäftsführender Direktor des Instituts für Materialwissenschaften (IfM) an der FH Frankfurt am Main.
Prof. Dr.-Ing. Florian Steinwender ist Professor für Konstruktion/CAD und die Finite Elemente Methode sowie Mitglied im Institut für Materialwissenschaften an der FH Frankfurt am Main.

Klappentext

Das vorliegende Lehr- und Fachbuch bildet unter Einbeziehung der Werkstoffphänomenologie einen Brückenschlag zwischen analytischen und numerischen Methoden wie der Kontinuumsmechanik und der Finite Elemente Methode (FEM). Aufbauend auf den Grundlagen der Materialtheorie wird besonders auf Bauteile mit linear- und nichtlinear-elastischem sowie linear-viskoelastischem Werkstoffverhalten eingegangen, wobei beispielsweise das ausgeprägte viskoelastische Verhalten von Natur- und Kunststoffen beleuchtet wird. Gegliedert in einen theoretischen Grundlagenteil und einen anwendungsbezogenen Teil mit Beispielen aus Forschung und Technik gibt das Buch zuverlässig über Form- und Materialoptimierung von Bauteilen Auskunft. Der Inhalt des Buches schließt wichtige Teile des Lehrstoffes Höhere Festigkeitslehre mit ein.

Inhalt
I Theoretische Grundlagen.- 1 Werkstoff-Phänomenologie.- 2 Einführung in die Kontinuumsmechanik.- 3 Materialgleichungen (Materialtheorie).- 4 Randwertprobleme.- 5 Spezielle Tragwerke.- II Anwendungen.- 6 Finite Elemente Methode (FEM).- 7 Elementwahl, Transfer von CAD- und Messdaten in ein FE-Programm.- 8 Viskoelastische Stab- und Balkentragwerke.- 9 Rotationssymmetrische linear-elastische Trägerstrukturen.- 10 Polymere Weichschaumstoffe.- A Mathematische Grundlagen.- A.1 Vektor- und Tensoralgebra.- A.1.1 (Einige) Rechenregeln für Vektoren.- A.1.2 Definition des Tensors (Dyade).- A.1.3 Wichtige Rechenregeln für Dyaden und Tensoren.- A.1.4 Invarianten.- A.1.5 CAYLEY-HAMILTON-Gleichung (Arthur CAYLEY, engl. Math., 18211895, Sir William Rowan HAMILTON, irischer Math., 18051865).- A.1.6 Darstellung von Vektoren und Tensoren bezüglich kartesischer Koordinaten.- A.2 Vektor- und Tensoranalysis.- A.2.1 Ableitung einer skalarwertigen Tensorfunktion nach der Zeit.- A.2.2 Ableitung einer skalarwertigen Tensorfunktion nach dem Argumenttensor.- A.2.3 Ableitung einer vektorwertigen Vektorfunktion nach dem Argumentvektor.- A.2.4 Rechenoperationen mit dem NABLA-Operator.- A.2.5 GAUSSscher Integralsatz (Carl Friedrich Gauß, dt. Mathematiker, 1777 1855).- A.2.6 Vektor- und Tensorfelder in Zylinderkoordinaten.

Titel

Bauteilberechnung und Optimierung mit der FEM

Untertitel

Materialtheorie, Anwendungen, Beispiele

Autor

Gerhard Silber

Florian Steinwender

EAN

9783322800480

Format

E-Book (pdf)

Hersteller