Richard E. Markert Bücher

Das vorliegende Buch enthält über 100 unterschiedlich schwierige Aufgaben mit kompletten Lösungen zum zweiten Teil des Bandes „Statik und Elastomechanik“ der Buchreihe „Technische Mechanik“, wie sie in Übungen und Klausuren für Ingenieurstudierende an Technischen Universitäten für unterschiedlichste Fachrichtungen angeboten werden. Der Aufbau dieses Aufgabenbuches folgt den Kapiteln des Lehrbuches. Das Niveau der Aufgaben orientiert sich an den Kenntnissen von Studierenden von technischen Universitäten im 2. Semester. Etliche der Aufgaben resultieren aus Prüfungsklausuren und zeigen das Niveau, das technische Universitäten von ihren Studierenden in dieser Studienphase verlangen. Im Vordergrund steht die mathematische Beschreibung der Zusammenhänge zwischen den Lasten, denen verformbare mechanische Systeme ausgesetzt sind, und den daraus resultierenden Verschiebungen und Formänderungen. Wesentliche behandelte Aspekte sind die Grundlagen der Elastizitätstheorie, deren Anwendung auf einfache technische Elemente und Strukturen, die Arbeitsprinzipien der Statik und die Stabilität der Gleichgewichtslagen von elastischen Systemen. Zu den einzelnen Kapiteln des Lehrbuches wurden typische Aufgaben ausgesucht und gelöst. Wesentliche Aspekte jeder Aufgabe sind die Erfassung der technischen Fragestellung, die Modellierung als behandelbares mechanisches Modell, die Beschreibung mit mathematischen Mitteln, die analytische Lösung der Gleichungen und schließlich die Interpretation und der Abgleich der Ergebnisse. Die Aufgaben werden nach klar definierten Vorschriften gelöst. Besonderer Wert wurde auf eine kurze aber prägnante Darstellung der Zusammenhänge gelegt. Der Weg zur Lösung der Fragestellungen wird strukturiert und mustergültig skizziert, wobei eine generelle und weitgehend einheitliche Vorgehensweise bevorzugt wird. Rein algebraische Zwischenrechnungen, bei denen keine besonderen Kniffe notwendig sind, sind unterdrückt.

Die Technische Mechanik gliedert sich in die Statik, die Elastomechanik, die Kinematik und die Kinetik. Das vorliegende Lehrbuch Statik und Elastomechanik ist der erste Teil eines mehrbändigen Werkes über die Technische Mechanik im Maschinenbau. Es beschreibt die grundlegenden Zusammenhänge zwischen den Lasten, denen mechanische Systeme ausgesetzt sind, und den daraus resultierenden statischen Reaktionen. Als statische Reaktion werden insbesondere Lager- und Zwischenkräfte, die Geometrie der statischen Gleichgewichtslage, Verschiebungen und elastische Verformungen betrachtet. Behandelt werden nahezu ausschließlich feste Körper und Systeme, deren Form und Lage bei Belastung weitgehend erhalten bleibt. Wesentliche behandelte Aspekte sind das Gleichgewicht von Starrkörpersystemen, die Grundlagen der Elastizitätstheorie, deren Anwendung auf einfache technische Elemente und Strukturen, die Arbeitsprinzipien der Statik und die Stabilität von Gleichgewichtslagen. Mit den allgemein anerkannten Grundgesetzen (Axiomen) werden die Zusammenhänge zwischen den Belastungen (Kräften und Momenten) und den Reaktionen eines technischen Systems beschrieben. Dazu sind Idealisierungen (z. B. Biegeschlaffheit, Starrheit, Reibungsfreiheit), konstitutive Annahmen und Hypothesen (lineare Elastizität, Ebenbleiben von Querschnitten), ingenieurmäßige Vereinfachungen (kleine Verformungen, dünne Wände) und manchmal auch mathematische Näherungen notwendig. Anhand einer großen Anzahl von Beispielen werden verschiedene technische Fragestellungen mathematisch formuliert und diskutiert. Die Lösungen der mathematischen Problemstellungen werden in theoretische Vorhersagen und technische Folgerungen umgesetzt. Der Band B „Dynamik“ dieser Reihe erweitert dann die Betrachtungen um den Einfluss der Zeit und behandelt folglich die Kinematik und die Kinetik von mechanischen Systemen. Aufbau und Umfang des Buches sind der wissenschaftlichen Lehre angepasst. Das notwendige mathematische Rüstzeug ist bei Ingenieurstudierenden in den ersten beiden Semestern üblicherweise vorhanden. Aber auch für die Praxis ist das Buch wertvoll, denn es liefert die Grundlagen und stellt auch immer wieder die Verbindung zwischen dem akademischen Lehrstoff und der technischen Anwendungen her. Etwa 300 Skizzen illustrieren die Zusammenhänge und etliche Beispiele erläutern die Theorie. Zu den einzelnen Kapiteln gibt es mehrere unterschiedlich schwieriger Aufgaben zur Überprüfung des Lernerfolgs. Tabellen, die Ergebnisse der der über 200 Aufgaben sowie ein ausführliches Stichwortverzeichnis vervollständigen das Buch.

Das vorliegende Buch enthält über 150 unterschiedlich schwierige Aufgaben mit kompletten Lösungen zum Band „Statik und Elastomechanik“ der Buchreihe „Technische Mechanik“, wie sie in Übungen und Klausuren für Ingenieurstudierende an Technischen Universitäten für unterschiedlichste Fachrichtungen angeboten werden. Der Aufbau dieses Aufgabenbuches folgt den Kapiteln des Lehrbuches. Das Niveau der Aufgaben orientiert sich an den Kenntnissen von Studierenden von technischen Universitäten im 1. Semester. Etliche der Aufgaben resultieren aus Prüfungsklausuren und zeigen das Niveau, das technische Universitäten von ihren Studierenden in dieser Studienphase verlangen. Im Vordergrund steht die mathematische Beschreibung des Kräfte- und Momentenspiels für das Gleichgewicht von technischen Bauteilen und Systemen. Neben einer Vielzahl von einführenden ebenen Gleichgewichtsproblemen werden auch einige räumliche Systeme sowie Fragestellungen zur Stabilität behandelt. Zu den einzelnen Kapiteln des Lehrbuches wurden typische Aufgaben ausgesucht und gelöst. Wesentliche Aspekte jeder Aufgabe sind die Erfassung der technischen Fragestellung, die Modellierung als behandelbares mechanisches Modell, die Beschreibung mit mathematischen Mitteln, die analytische Lösung der Gleichungen und schließlich die Interpretation und der Abgleich der Ergebnisse. Die Aufgaben werden nach klar definierten Vorschriften gelöst. Besonderer Wert wurde auf eine kurze aber prägnante Darstellung der Zusammenhänge gelegt. Der Weg zur Lösung der Fragestellungen wird strukturiert und mustergültig skizziert, wobei eine generelle und weitgehend einheitliche Vorgehensweise bevorzugt wird. Rein algebraische Zwischenrechnungen, bei denen keine besonderen Kniffe notwendig sind, sind unterdrückt.

Das vorliegende Buch enthält 173 Aufgaben mit kompletten Lösungen zum Band Dynamik der Buchreihe Technische Mechanik, wie sie als Übungen und Klausuren für Ingenieurstudierende an allen Technischen Universitäten für unterschiedlichste Fachrichtungen angeboten werden. Der Aufbau des Aufgabenbuches orientiert sich an den Kapiteln des Lehrbuches. Das Niveau des Buches orientiert sich an den Kenntnissen von Studierenden im 3. Semester. Etliche der Aufgaben resultieren aus Prüfungsklausuren und zeigen das Niveau, das Technische Universitäten von ihren Studierenden in dieser Studienphase verlangen. Im Vordergrund stehen die Herleitung und das Lösen von Bewegungsgleichungen, welche den Zusammenhang zwischen der Bewegung eines Systems oder der Systemteile und den darauf einwirkenden Lasten wie Kräfte und Momente beschreiben. Neben einführenden ebenen Einfreiheitsgrad-Problemen werden auch Mehrfreiheitsgradsysteme und Fragestellungen zur räumlichen Kinetik inklusive der Kreiseldynamik behandelt. Zu jedem Kapitel des Lehrbuches wurden etliche typische Aufgaben ausgesucht. Wesentliche Aspekte jeder Aufgabe sind die Erfassung der technischen Fragestellung, die Modellierung als behandelbares mechanisches Modell, die Beschreibung mit mathematischen Mitteln, die analytische Lösung der Gleichungen und schließlich die Interpretation und der Abgleich der Ergebnisse. Die Aufgaben werden nach klar definierten Vorschriften gelöst. Besonderer Wert wurde auf eine kurze aber prägnante Darstellung der Zusammenhänge gelegt. Der Weg zur Lösung der Fragestellungen wird strukturiert und mustergültig skizziert, wobei eine generelle und weitgehend einheitliche Vorgehensweise bevorzugt wird. Rein algebraische Zwischenrechnungen, bei denen keine besonderen Kniffe notwendig sind, sind unterdrückt.

In diesem Lehrbuch Dynamik werden die grundlegenden Zusammenhänge zwischen den Bewegungen materieller Körper und deren physikalischen Ursachen aufgestellt und diskutiert. Im ersten Teil wird die Kinematik, also die mathematische Beschreibung der Bewegung von Punkten und Körpern dargestellt. Der umfangreichere zweite Teil des Buches befasst sich mit der Kinetik: Auf der Basis von Axiomen werden mit theoretischen Überlegungen deduktiv und systematisch allgemeine Sätze zur mathematischen Behandlung der Dynamik technischer Systeme abgeleitet. Grundlegende Begriffe werden verständlich und präzise erläutert. Als Grundaxiome werden der Kräfte- und der Momentensatz eingeführt. Impuls- und Drallsatz, Arbeitssatz sowie das d’Alembertsche Prinzip und die Lagrangeschen Gleichungen werden daraus abgeleitet. Die Behandlung von Schwingungs- und Stoßproblemen runden den Inhalt ab. Im Vordergrund steht die Herleitung von Bewegungsgleichungen, welche den Zusammenhang zwischen der Bewegung eines Systems oder der Systemteile und den darauf einwirkenden Lasten wie Kräfte und Momente beschreiben. Nach einführenden ebenen Problemen liegt das Augenmerk auf der Behandlung von räumlichen Fragestellungen inklusive der Kreiseldynamik. Aufbau und Umfang des Buches sind der wissenschaftlichen Lehre angepasst. Das notwendige mathematische Rüstzeug ist bei Ingenieurstudierenden im 3. Semester üblicherweise vorhanden. Aber auch für Ingenieure in der Praxis ist das Buch wertvoll, denn es liefert nicht nur die Grundlagen, sondern stellt auch immer wieder die Verbindung zwischen dem akademischen Lehrstoff und der technischen Anwendungen her. Etwa 300 Skizzen illustrieren die Zusammenhänge und etliche Beispiele erläutern die Theorie und beleuchten verschiedene Aspekte. Zu den einzelnen Kapiteln gibt es eine Vielzahl unterschiedlich schwieriger Aufgaben zur Überprüfung des Lernerfolgs. Tabellen, die Ergebnisse der Aufgaben sowie ein ausführliches Stichwortverzeichnis vervollständigen das Buch. Die Technische Mechanik ist ein grundlegendes Gebiet der Ingenieurwissenschaften. Sie gliedert sich in die Statik, die Elastomechanik, die Kinematik und die Kinetik. Ihre Aufgabe ist es, technische Fragestellungen zu abstrahieren, mathematisch zu formulieren und mit analytischen oder numerischen Verfahren zu beantworten. Das vorliegende Lehrbuch Dynamik ist der zweite Teil eines mehrbändigen Werkes über die Technische Mechanik im Maschinenbau.

Das Lehrbuch Strukturdynamik behandelt die Schwingungen von linearen diskreten und kontinuierlichen Systemen. Es beinhaltet die grundlegenden Methoden zum Aufstellen der Bewegungsgleichungen, zur Linearisierung, zur Lösung und zur technischen Interpretation der mathematischen Ergebnisse. Die wichtigsten Näherungsverfahren sowie Einführungen in die Signalanalyse, die Rotordynamik und das Auswuchtens ergänzen die grundlegenden Methoden. Die Verfahren und Zusammenhänge werden an einfachen Systemen (Feder-Masse-Systeme) ebenso wie an komplexen technischen Strukturen (Rotoren, Fahrzeuge, Flugzeuge, Maschinen und Bauwerke) dargestellt. Bei der Modellierung wird auch die Verbindung zu Nachbargebieten wie zur Fluid- und Aerodynamik, zur Mechatronik und zur Regelungstechnik hergestellt. Weitere behandelte Aspekte sind Eigenschwingungen, Stabilität, erzwungene Bewegungen infolge verschiedenster Erregermechanismen und -zeitverläufe, Resonanzverhalten und -durchfahrt, Dämpfung, Tilgung, Isolation, Orthogonalität und Wellenausbreitung. Bei Mehrfreiheitsgrad- und kontinuierlichen Systemen wird insbesondere die modale Zerlegung erläutert. Zeit- und Frequenzbereichsanalysen ergänzen einander. Die Strukturdynamik umfasst die technische Schwingungslehre, die Dynamik von einfachen Strukturen wie Stäbe, Balken, Platten, die Dynamik von Maschinenelementen und reicht bis zur Fahrzeug-, Maschinen- und Bauwerksdynamik. Aufbau und Umfang des Buches sind der wissenschaftlichen Lehre angepasst. Das notwendige mathematische Rüstzeug ist bei Ingenieurstudierenden ab dem 5. Semester üblicherweise vorhanden. Aber auch für Ingenieure in der Praxis ist das Buch wertvoll, denn es liefert nicht nur die Grundlagen, sondern stellt auch die Verbindung zwischen dem akademischen Lehrstoff und einer Vielzahl von technischen Anwendungen her. Das vorliegende Lehrbuch Strukturdynamik erweitert und vertieft die beiden Grundlagenwerke „Statik“ und „Dynamik“ und führt zu den technischen Anwendungen. Über 200 Skizzen illustrieren die Zusammenhänge. Etliche Beispiele erläutern die Theorie und beleuchten verschiedene Teilaspekte. Tabellen sowie ein ausführliches Stichwortverzeichnis vervollständigen das Buch.