Technische Mechanik

Stefan Hartmann ist Professor für Festkörpermechanik am Institut für Technische Mechanik der Technischen Universität Clausthal. Er ist aktiv in verschiedenen Organisationen wie der Gesellschaft für Angewandte Mathematik und Mechanik (GAMM), insbesondere dem Deutschen Komitee für Mechanik (DEKOMECH) und Mitorganisator diverser Konferenzen und Workshops sowie Autor von mehr als 100 Veröffentlichungen in angesehenen nationalen und internationalen Fachzeitschriften sowie Büchern. Stefan Hartmann vertritt seit 25 Jahren äußerst engagiert die Technische Mechanik in der universitären Lehre. Schwerpunkte seiner Arbeit liegen in der experimentellen Mechanik, der computergestützten Modellierung von Materialeigenschaften (Elastizität, Viskoelastizität und Viskoplastizität) und der Weiterentwicklung der Finite-Elemente-Methode.

Vorwort
Einführung

TEIL I: Statik starrer Körper

EINFÜHRUNG IN DIE VEKTORRECHNUNG
Grundgedanken der Vektorrechnung
Das Skalarprodukt
Das Vektorprodukt
Das Spatprodukt
Das doppelte Vektorprodukt
Anwendung der Vektorrechnung in der Geometrie

KRAFTSYSTEME
Kraft und Moment
Definition von Kraftsystemen
Kraftdichten

SCHWERPUNKTBERECHNUNGEN
Materieller Körper und Massenmittelpunkt
Linien-, Flächen- und Volumenschwerpunkte
Schwerpunkt und Gravitation
Linien- und Flächenlasten

STRUKTURELEMENTE
Schnittprinzip und Lagerreaktionen
Untersuchung der Lösbarkeit von Starrkörperberechnungen
Statisch bestimmte Fachwerkberechnung
Balkenberechnung
Seilberechnung
Momentenfreie Bögen

REIBUNG
Haftreibung
Seilreibung

TEIL II: Statik elastischer Körper

EINDIMENSIONALER SPANNUNGS- UND VERZERRUNGSZUSTAND
Experimentelle Beobachtungen
Der eindimensionale, linear elastische Festkörper
Fachwerkberechnung

MEHRDIMENSIONALE SPANNUNGS- UND VERZERRUNGSZUSTÄNDE
Grundgleichungen der Elastostatik
Spannungsmaße
Erweiterte Betrachtungen der Elastostatik
Zweidimensionale Elastostatik

TECHNISCHE BALKENTHEORIE
Spannungs-Schnittgrößenzusammenhang
Einfache Biegung des geraden Balkens
Querschnitsswerte
Zweiachsige Biegung
Torsionstheorie
Biegung mit Querkraft
Superposition von Lösungen
Knicken von Stäben

ENERGETISCHE BETRACHTUNGEN
Grundbegriffe der Energiemethoden
Sätze von Maxwell, Betti und Castigliano
Prinzip der virtuellen Verschiebungen

TEIL III: Dynamik starrer Körper

KINEMATIK VON PUNKTMASSEN UND STARREN KÖRPERN
Dreidimensionale Punktbewegung
Dreidimensionale Starrkörperbewegung
Ebene Starrkörperbewegung
Bewegte Bezugssysteme
Bewegte Bezugssysteme in der Starrkörpermechanik
Kreiselkinematik

BILANZGLEICHUNGEN DER MECHANIK
Masse-, Impuls- und Drehimpuls
Massenbilanz
Impulssatz für Punktmassen
Spezielle Kräfte
Massenmittelpunkt und Massenträgheitsmomente
Impuls- und Drehimpulsbilanz bei Starrkörpern
Der Fall der Statik
Ebene Starrkörperbewegung
Impuls- und Drallsatz im bewegten Bezugssystem

BILANZ DER MECHANISCHEN LEISTUNG/ENERGIESATZ
Energiebetrachtungen bei Punktmassen (geradlinige Bewegung)
Energiebetrachtung bei Punktmassen
Energiebetrachtungen bei Starrkörperbewegungen

DER STOß
Grundbetrachtungen des Stoßes
Gerade, zentraler Stoß
Schiefer, zentraler Stoß
Exzentrischer Stoß

ANHANG A: DIMENSION UND EINHEIT

ANHANG B: ANALYSIS
Funktionen
Funktionen und deren Ableitungen
Flächen- und Volumenintegrale

ANHANG C: LINEARE ALGEBRA
Matrizenrechnung
Homogene Gleichungssysteme
Lösung von zwei Gleichungen für zwei Unbekannte
Berechnung der Eigenvektoren
Einführung in die Tensorrechnung

Stichwortverzeichnis

"Der Autor vermittelt die Grundlagen und prüfungsrelevanten Inhalte dieses zentralen Faches auf hohem didaktischem Niveau."
Konstruktionspraxis (01.04.2015)


"Sehr gute Strukturierung des umfangreichen Stoffes. Prima Mischung von Theorie und Übung."

Prof. Dr. Paul Steinmann, FAU Erlangen/Nürnberg (02/2015)


"Die Maxime des Autors lautet: So einfach wie möglich, so komplex wie nötig. Durchgängig bietet Hartmann durchgerechnete Beispiele, Zusammenfassungen und Übungen an und stellt alle Teilgebiete der TM in einem Band dar. Dazu berücksichtigt der Autor moderne Materialien wie Leichtbau- und Verbundwerkstoffe."
Bauingenieur (01.04.2015)