Medical Engineering Lehrveranstaltungsbeschreibu

Hochschule Furtwangen
Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik
Studiengang: Medical Engineering
Lehrveranstaltungsbeschreibung:
Bezeichnung Modul:
Mechanik und Werkstoffe
Bezeichnung
Lehrveranstaltung:
Grundlagen Technische Mechanik
Dozentin / Dozent:
Dr.-Ing. Roland Jacob
Zuordnung Schwerpunkt:
Ziele der Veranstaltung:
Inhalt:
Semester:
2
Durch den Besuch der Vorlesung sollte der Student die grundlegenden Begriffe (Kraft,
Moment, Gleichgewicht, Schwerpunkt, Tragwerk, Fachwerk, Reibung, Spannung, Formänderung, Dehnung, Biegung, statische Bestimmtheit) und Berechnungsmethoden
(Grundaxiome der Statik, Gleichgewichtssätze der Statik, Freischneiden, Spannungsdehnungsbeziehungen, Gleichung der Biegelinie) kennenlernen und anwenden können. Viel Wert gelegt wird in dieser Veranstaltung des ersten Semesters auf das Schulen der Fähigkeit, Problemstellungen und auf dieser Ebene systematisch zu bearbeiten. Bei der Behandlung von Aufgabenstellungen wird deshalb statt scheinbar einfacher, auf der Anschauung motivierter Ansätze, die bei komplexeren Aufgabenstellungen aber nicht weiterführen, großer Wert gelegt auf eine saubere und systematische
Vorgehensweise.
Teil A / Statik
A1. Mechanik als Lehre von der Kraftwirkung auf Körper
Grundbegriffe (Kraftwirkung auf Körper / Unterteilung der Mechanik in Teilgebiete)
A2. Grundlegendes zum Begriff der Kraft
Kraftwirkungen / einführende Gedankenversuche / Zusammenfassung der wichtigsten
Erkenntnisse / Kraft als Vektor / Einheit der Kraft
A3. Die elementaren Lehrsätze der Statik
Gleichgewichtssatz / Reaktionssatz / Verschiebungssatz / Überlagerungssatz / Additionssatz / Trägheitssatz
A4. Behandlung allgemeiner Kräftegruppen
Zusammensetzen und Zerlegen von Kräften (ebener Fall) / Culmann´sche Gerade /
graphische und rechnerische Lösung / Drehwirkung von Kräften / Begriff des Momentes
/ Drehwirkung von Einzelkräften (Verschiebemoment) / Momentensatz / Kräfteaddition
über Momentensatzes / Maximal Reduktion eines Lastfalls
A5. Allgemeine Gleichgewichtsbedingungen
Gleichgewichtsbedingung / Auflager / Statische Bestimmtheit / Bedeutung des / Betrachtung einiger statisch unbestimmter Fälle / Bestimmung von Auflagerreaktionen
A6. Schwerpunkt / Kippen und Streckenlasten
Definition und Merkmale des Schwerpunktes / Bestimmungsgleichungen / Schwerpunktsformel für den allgemeinen Körper / Spezialformulierungen der Schwerpunktsformel / Regeln von Guldin und Pappus / Standfestigkeit und Kippsicherheit / Verteilte
Lasten („Streckenlasten“)
A7. Der zusammengesetzte Körper / Tragwerke
Gleichgewicht zusammengesetzter Körper / Freischneiden / Gelenkkräfte / Statische
Bestimmtheit von Tragwerken / Aufstellen des Gesamtgleichungssystems/ Prüfung auf
statische Bestimmtheit / Tragwerk als starrer Körper / Superpositionsprinzip / Definition
des Fachwerks / Fachwerk als Tragwerk / Statische Bestimmtheit des Dreiecksfachwerke / Nullstäbe / Knotenpunktsgleichgewichtsverfahren / Ritterscher Schnitt
Lehrveranstaltungsbeschreibung
Hochschule Furtwangen
Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik
Studiengang: Medical Engineering
A8. Reib- und Hafteffekte
Ursache und Entstehung / Begriffsdefinitionen / Haftreibkraft / Schiefe Ebene / Keil /
Gewindereibung / Gleitreibung
Teil B- Einführung in die Elastostatik
B1. Von der Statik zur Elastostatik
Einbeziehung der Dehnung / Schnittgrößen / Innere Kräfte und Momente / Freischneiden /
Schnittkräfte bei Streckenlasten / Differentialbeziehungen
B2 Spannungen, der Mohrsche Spannungskreis.
Modellvorstellung dehnbarer Materie / Normalspannungen / Schubspannungen / Der
eindimensionale Spannungszustand / Der zweidimensionale Spannungszustand /
Mohrscher Spannungskreis / die differentiellen Gleichgewichtsbedingungen / Anmerkungen zum dreidimensionalen Spannungszustand / die reale Größe der Spannungen
B3 Formänderungen
Verzerrungen / Verzerrungen bei Zug-/ Druckbelastung / der Zusammenhang zwischen
Verzerrung und Spannung / Betrachtung des ebenen Belastungszustandes / der Spannungs- Dehnungs-Zusammenhang / Elastizitätsgesetz / Festigkeitshypothesen
B4 lineare Verformung belasteter Körper
Der eindimensional belastete Stab / Die gerade Balkenbiegung / Mechanismus der
Balkenbiegung / das Trägheitsmoment / die Gleichung für die Biegelinie / Berechnung
der Belastungsreaktionen beim Balken / Lösung statisch überbestimmter Probleme
Veranstaltungsart /
Lehrmethode:
Materialien / Literatur:
Vorlesung, begleitende Vorrechenübung zur Lösung der Übungsaufgaben
Skript, umfangreiche Sammlung von Übungsaufgaben
Gross, Hauger, Schnell, Technische Mechanik Bd. 1 und Bd. 2, Springer Verlag.
Assmann, Technische Mechanik Bd. 1 und Bd. 2, Oldenbourg Verlag
Holzmann, Meyer Schumpich, Technische Mechanik Bd. 1 und Bd. 3, Teubner Verlag
Dankert / Dankert, Technische Mechanik, Teubner Verlag
Leistungsnachweis:
Klausur
Vorkenntnisse:
Mathematik I, Physik
Semesterwochenstunden
4
(SWS):
ECTS-Credits:
4
Lehrveranstaltungsbeschreibung
Sprache:
deutsch