Vorwort | 5 |
1 Spannungen | 11 |
1.1 Der Spannungszustand in einer beliebig gerichteten Schnittebene | 16 |
1.2 Hauptnormalspannungen | 18 |
1.3 Hauptschubspannungen | 24 |
1.4 Der Spannungsdeviator | 28 |
1.5 Der ebene Spannungszustand | 29 |
1.5.1 Transformation des ebenen Spannungszustandes hinsichtlich gedrehter Achsen | 31 |
1.5.2 Hauptspannungen | 34 |
1.5.3 Der einachsige Spannungszustand | 42 |
2 Deformationsgeometrie | 45 |
2.1 Polarzerlegung des Deformationsgradienten | 50 |
2.1.1 Der Versor | 55 |
2.2 Verzerrungstensoren | 60 |
2.2.1 Geometrische Linearisierung | 64 |
2.2.2 Kompatibilitätsbedingungen | 68 |
2.2.3 Hauptdehnungen und Hauptrichtungen | 16 |
2.2.4 Volumendilatation | 72 |
3 Das Hookesche Werkstoffgesetz | 77 |
3.1 Orthotropie | 79 |
3.2 Transversale Isotropie | 80 |
3.3 Isotropie | 81 |
3.3.1 Temperaturdehnungen | 83 |
3.3.2 Der ebene Spannungszustand | 84 |
3.3.3 Der ebene Verzerrungszustand | 85 |
4 Arbeit und Energie | 87 |
4.1 Das Potenzial der Gewichtskraft | 90 |
4.2 Das Potenzial einer Federkraft | 91 |
4.3 Formänderungs- und Ergänzungsenergie | 92 |
5 Der Dehnstab | 97 |
5.1 Der Stab unter Einzelkraft, Linienkraftschüttung und Temperaturbeanspruchung | 100 |
5.2 Das Reduktionsverfahren für den Dehnstab | 103 |
5.3 Pfahlrostberechnung | 111 |
5.4 Fachwerke | 116 |
5.4.1 Hinweise zur programmtechnischen Umsetzung | 128 |
6 Balkenbiegung | 135 |
6.1 Balkenschnittlasten | 135 |
6.2 Das lokale Gleichgewicht | 136 |
6.3 Die Grundgleichungen des Timoshenko-Balkens | 138 |
6.3.1 Formänderungsenergie | 143 |
6.3.2 Die gerade oder einachsige Biegung mit Normalkraft | 151 |
6.3.3 Singuläre Lösungen | 159 |
6.3.4 Automatisierte Schnittlasten- und Verformungsberechnung mit Maple | 166 |
6.4 Die Grundgleichungen des Bernoulli-Balkens | 170 |
6.4.1 Die gerade oder einachsige Biegung mit Normalkraft | 175 |
6.4.2 Abschätzung der Schubspannungen | 182 |
6.4.3 Die Normalspannungen | 189 |
6.4.4 Der Kern des Querschnitts | 196 |
6.4.5 Querschnitte mit versagender Zugzone | 202 |
6.4.6 Der Balken mit veränderlichem Querschnitt | 205 |
6.4.7 Temperaturbeanspruchung | 214 |
6.4.8 Biegung von Verbundquerschnitten | 217 |
7 Der elastisch gebettete Balken | 225 |
7.1 Der elastisch gebettete Timoshenko-Balken | 226 |
7.2 Der elastisch gebettete Bernoulli-Balken | 233 |
8 Querkraftschubspannungen in dünnwandigen Querschnitten | 239 |
8.1 Dünnwandige offene Profile | 239 |
8.1.1 Der Schubmittelpunkt | 245 |
8.2 Dünnwandige geschlossene Profile | 253 |
8.2.1 Automatisierte Berechnung der Schubspannungen aus Querkraft für dünnwandige Querschnitte | 259 |
9 Zwängungsfreie Torsion prismatischer Stäbe | 267 |
9.1 Die Spannungsfunktion | 274 |
9.2 Einzellige dünnwandige Hohlquerschnitte | 284 |
9.3 Mehrzellige dünnwandige Hohlquerschnitte | 290 |
9.3.1 Drillruhepunkt und Wölbflächenmomente | 292 |
9.3.2 Automatisierte Berechnung der Schubspannungen aus Torsion für dünnwandige geschlossene Querschnitte | 294 |
9.4 Torsion dünnwandiger offener Querschnitte | 298 |
10 Stabilitätsprobleme der Elastostatik | 303 |
10.1 Verzweigungsprobleme | 307 |
10.2 Durchschlagprobleme | 313 |
10.3 Elastisches Knicken gerader Stäbe, Eigenwertprobleme | 306 |
10.4 Die Eulerschen Knickfälle | 310 |
10.5 Die allgemeine Knickgleichung | 314 |
10.6 Berücksichtigung des Eigengewichts | 317 |
10.7 Nummerische Behandlung der Eigenwertprobleme | 321 |
11 Literaturverzeichnis | 335 |
12 Verzeichnis der Maple-Arbeitsblätter | 337 |
Sachregister | 341 |