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June 2014
Richard Markert
Strukturdynamik – Aufgaben
Übungs- und Prüfungsaufgaben mit Lösungen zur Strukturdynamik
Das vorliegende Buch enthält 153 Aufgaben mit kompletten Lösungen zum Band Strukturdynamik der Buchreihe Technische Mechanik, wie sie als Übungen und Klausuren für Ingenieurstudierende an allen Technischen Universitäten für maschinenbaunahe 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 ab dem 5. Semester. Etliche der Aufgaben resultieren aus Prüfungsklausuren und zeigen, was Technische Universitäten von ihren Studierenden in dieser Studienphase verlangen.
Im Vordergrund stehen die mechanisch-mathematische Modellierung einfacher technischer Strukturen, das Lösen von Bewegungsgleichungen, die Interpretation der Lösung und die Ableitung von Schlussfolgerungen für die Ingenieuranwendung.
Die Aufgaben decken gleichermaßen Methoden zum Aufstellen der Bewegungsgleichungen, Eigenschwingungen, Stabilität, erzwungene Bewegungen infolge verschiedenster Erregermechanismen und -zeitverläufe, Resonanzverhalten und -durchfahrt, Dämpfung, Tilgung, Isolation, Orthogonalität und Wellenausbreitung ab. Bei Mehrfreiheitsgrad- und kontinuierlichen Systemen wird insbesondere die modale Zerlegung geübt. Zeit- und Frequenzbereichsbetrachtungen ergänzen einander. Die Anwendung der wichtigsten Näherungsverfahren (Rayleigh, Dunkerley, Ritz) sowie Aufgaben aus der Rotordynamik und dem Auswuchten vervollständigen den Stoff.
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.
Der Aufbau des Aufgabenbuches orientiert sich an den Kapiteln des Lehrbuches.
Das Niveau des Buches orientiert sich an den Kenntnissen von Studierenden ab dem 5. Semester. Etliche der Aufgaben resultieren aus Prüfungsklausuren und zeigen, was Technische Universitäten von ihren Studierenden in dieser Studienphase verlangen.
Im Vordergrund stehen die mechanisch-mathematische Modellierung einfacher technischer Strukturen, das Lösen von Bewegungsgleichungen, die Interpretation der Lösung und die Ableitung von Schlussfolgerungen für die Ingenieuranwendung.
Die Aufgaben decken gleichermaßen Methoden zum Aufstellen der Bewegungsgleichungen, Eigenschwingungen, Stabilität, erzwungene Bewegungen infolge verschiedenster Erregermechanismen und -zeitverläufe, Resonanzverhalten und -durchfahrt, Dämpfung, Tilgung, Isolation, Orthogonalität und Wellenausbreitung ab. Bei Mehrfreiheitsgrad- und kontinuierlichen Systemen wird insbesondere die modale Zerlegung geübt. Zeit- und Frequenzbereichsbetrachtungen ergänzen einander. Die Anwendung der wichtigsten Näherungsverfahren (Rayleigh, Dunkerley, Ritz) sowie Aufgaben aus der Rotordynamik und dem Auswuchten vervollständigen den Stoff.
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.
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