1 Technische Mechanik 2 Festigkeitslehre

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1 Russell C. Hibbeler 1 Technische Mechanik 2 Festigkeitslehre 5., überarbeitete und erweiterte Auflage Übersetzung aus dem Amerikanischen: Nicoleta Radu-Jürgens, Frank Jürgens Fachliche Betreuung und Erweiterungen: Jörg Wauer, Wolfgang Seemann PEARSON Studium ein Imprint von Pearson Education München Boston San Francisco Harlow, England Don Mills, Ontario Sydney Mexico City Madrid Amsterdam

2 Inhaltsverzeichnis Einleitung Vorwort zur deutschen Ausgabe 10 Vorwort zur amerikanischen SI-Ausgabe 11 Charakteristische Merkmale 11 Inhalt 12 Struktur 13 Danksagungen 15 Kapitel 1 Spannung Einleitung Gleichgewicht eines verformbaren Körpers Spannung Mittlere Normalspannung in einem axial belasteten Stab Mittlere Schubspannung Zulässige Spannungen Dimensionierung von einfachen Bauteilen 55 Kapitel 2 Verzerrung Verformung Verzerrung 92 Kapitel 3 Mechanische Materialeigenschaften Zug- und Druckversuch Spannungs-Dehnungs-Diagramm Spannungs-Dehnungs-Verhalten von duktilen und spröden Materialien Hooke'sches Gesetz Formänderungsenergie Querkontraktionszahl Schubspannungs-Gleitungs-Diagramm Werkstoffversagen aufgrund von Kriechen und Ermüdung 133 Kapitel 4 Zug/Druck Saint-Venant'sches Prinzip Elastische Verformung eines axial belasteten Bauteils Prinzip der Superposition Statisch unbestimmt gelagerte, axial belastete Bauteile Kraftgrößen-Verfahren für statisch unbestimmt gelagerte, axial belastete Bauteile Thermische Spannungen Spannungskonzentrationen 179 *4.8 Inelastische axiale Verformung 186 *4.9 Restspannungen 191 g

3 Kapitel 5 Torsion Torsionsverformung einer Welle mit Kreisquerschnitt Torsionsschubspannung Leistungsübertragung in Antriebswellen Verdrehwinkel Statisch unbestimmt gelagerte torsionsbeanspruchte Bauteile 247 *5.6 Torsion von Stäben mit nichtkreisförmigem Querschnitt Dünnwandige Rohre mit geschlossenem Querschnitt Spannungskonzentrationen 265 *5.9 Inelastische Torsion 268 *5.10 Restspannungen 276 Kapitel 6 Biegung Querkraft- und Momentenlinien Grafische Methode zur Ermittlung von Querkraft- und Momentenlinien Biegeverzerung gerader Balken Biegespannung Schiefe Biegung Verbundträger Armierte Betonträger Gekrümmte Balken Spannungskonzentrationen Inelastische Biegung Restspannungen 398 Kapitel 7 Biegung - Verformung Die elastische Linie Neigungswinkel und Durchbiegung durch Integration Das Föppl-Symbol Mohr'sches semigrafisches Verfahren Superpositionsmethode Statisch unbestimmt gelagerte Balken und Wellen Statisch unbestimmt gelagerte Balken und Wellen - Integrationsmethode 484 *7.8 Statisch unbestimmt gelagerte Träger und Wellen - Mohr'sche semigrafische Methode Statisch unbestimmt gelagerte Träger und Wellen - Superpositionsmethode 494 Kapitel 8 Querkraftschub Querkraftschub in geraden Balken Schubspannung Schubspannung für typische Balkenprofile Schubfluss in Verbundträgern Schubfluss in dünnwandigen Trägern Schubmittelpunkt 557

4 Kapitel 9 Ebener und räumlicher Spannungszustand Ebener Spannungszustand: Drehung des Koordinatensystems Allgemeine Transformationsgleichungen in der Ebene Hauptnormalspannungen und Hauptschubspannungen des ebenen Spannungszustandes Mohr'scher Spannungskreis Spannungen in Wellen infolge Zug/Druck und Torsion Spannungsverteilung in einem prismatischen Balken Räumlicher Spannungszustand Hauptachsentransformation, größtmögliche Schubspannung 618 Kapitel 10 Ebener und räumlicher Verzerrungszustand Verzerrungen in der Ebene Allgemeine Transformationsgleichungen in der Ebene Mohr'scher Verzerrungskreis 648 *10.4 Räumlicher Verzerrungszustand, Verzerrungs-Verschiebungs-Zusammenhang 653 *10.5 Hauptachsentransformation, insgesamt größte Gleitung Dehnungsmessung Spannungs-Verzerrungs-Zusammenhang 669 Kapitel 11 Kompliziertere Bauteile und Belastungen Dünnwandige Druckbehälter Spannungszustand bei kombinierten Belastungen Grundgleichungen der Elastizitätstheorie 711 *11.4 Dickwandige Rohre unter Druckbelastung 714 1l.5 Rotierende Scheiben 723 Kapitel 12 Dimensionierung von Balken und Wellen Versagenstheorien (Festigkeitshypothesen) Grundlagen der Balkendimensionierung Dimensionierung prismatischer Balken 771 M2.4 Träger gleicher Festigkeit Dimensionierung von Wellen 783 Kapitel 13 Knicken von Druckstäben Kritische Belastung Gelenkig gelagerter Druckstab Druckstäbe mit verschiedenen Lagerungsarten 812 M3.4 Exzentrisch belastete Druckstäbe 818 M3.5 Inelastisches Knicken 826 M3.6 Dimensionierung von Druckstäben mit zentrischer Belastung 830 M3.7 Dimensionierung von Druckstäben mit exzentrischer Belastung 838

5 Kapitel 14 Energiemethoden Arbeit der äußeren Kräfte und Formänderungsenergie Formänderungsenergie für verschiedene Belastungsarten Energieerhaltung Stoßartige Belastung 890 *14.5 Prinzip der virtuellen Kräfte 898 *14.6 Prinzip der virtuellen Kräfte bei Fachwerken Prinzip der virtuellen Kräfte bei Biegebalken Einflusszahlen, Sätze von Maxwell und Betti Sätze von Castigliano und Menabrea Anwendung des ersten Satzes von Castigliano auf Fachwerke Anwendung des ersten Satzes von Castigliano auf Biegebalken Anwendung des ersten Satzes von Castigliano auf statisch unbestimmte Systeme 932 Anhang A Geometrische Eigenschaften einer Fläche 961 A.l Schwerpunkt einer Fläche 962 A.2 Trägheitsmoment einer Fläche 965 A.3 Zentrifugal- oder Deviationsmoment 970 A.4 Flächenträgheitsmomente um geneigte Achsen 973 A.5 Mohr'scher Trägheitskreis 976 Anhang B Geometrische Eigenschaften von Profilträgern 983 Anhang C Anhang D Register Neigungswinkel und Durchbiegung von Balken Lösungen ausgewählter Aufgaben

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