Technische Mechanik/Festigkeitslehre

Technische Mechanik/Festigkeitslehre I und II (1. - 3. Trimester)

Welche Kräfte treten beim Einspannen eines Werkstückes auf? Warum reißen Rohre unter Überdruck in Längsrichtung auf? In welchen Drehzahlbereichen treten verstärkt Schwingungen in Maschinen auf? Antworten darauf gibt die Technische Mechanik!

Im Maschinenbau spielen Kräfte und Bewegungen, die Festigkeit einer Konstruktion und deren Verformung unter Last eine zentrale Rolle. Die sichere und anwendungsbereite Beherrschung dieses Wissens ist eine Grundvoraussetzung für die Auslegung, den Betrieb und die Instandhaltung von Maschinen und Anlagen. Ausgehend von praxisorientierten technischen Problemstellungen werden mathematische Modelle formuliert und gelöst.

Die Lehrveranstaltung "Technische Mechanik/Festigkeitslehre" gibt einen Einblick in das Gebiet der Technischen Mechanik. Als künftige Ingenieure werden die Studierenden in die Lage versetzt, Berechnungen selbstständig durchzuführen. Damit stellt das Fach "Technische Mechanik/ Festigkeitslehre" unverzichtbares Basiswissen zur Lösung ingenieurtechnischer Probleme bereit. Hierbei werden aktiv Querverbindungen zur Anwendung geknüpft und das Verständnis für Regeln zur konstruktiven Gestaltung und dem sicheren Betrieb von Maschinen und Anlagen entwickelt. Parallel dazu werden Fähigkeiten zur Erstellung und Lösung von mathematischen Modellen aus technischen Problemstellungen vermittelt.

In der Vorlesung steht die Ableitung des theoretischen Hintergrunds für die Berechnungen im Mittelpunkt. Ausgehend vom vorhandenen Basiswissen und der Darstellung der zugrundeliegenden Annahmen werden die Zusammenhänge entwickelt. Anhand von Rechenbeispielen wird eine praktische Anwendung des Erlernten vertieft, jedoch gleichzeitig auch der Gültigkeitsbereich der Theorien aufgezeigt. Zahlreiche Modell- und Demonstrationsversuche gestalten die Lehrveranstaltungen anschaulich:
  • Lagerungarten und Gelenkträger
  • Körperschwerpunkt eines zusammengesetzten ebenen Körpers
  • Haftreibung und Gleitreibung
  • Biegeverformung von verschiedenen Profilen, schiefe Biegung und Schubmittelpunkt (Demonstration über Videokamera und Beamer)
  • Kinematik eines Planetengetriebes
  • Kreiselpräzession und -nutation
In den Zentral- und Kleingruppenübungen wird die Herangehensweise an die Lösung von Aufgaben vermittelt, es werden Lösungswege gegenübergestellt und die Berechnungsergebnisse beurteilt. Hier stehen das Finden von Lösungsansätzen sowie das Ausführen der Lösungen im Mittelpunkt, z.B.:
  • Wahl des Momentenbezugspunktes zur Ermittlung der Auflagerreaktion ebener Tragwerke
  • Auflagerkräfte räumlicher Systeme: Vektorielle Darstellung/Reduktion auf ebene Probleme
  • Fügen von Profilen: Auswirkungen auf Flächenmomente 2. Ordnung und das Widerstandsmoment
  • Allgemeine Bewegung in der Ebene: Momentanpol-Darstellung und Beschreibung der Bewegung des Schwerpunktes
Besonderer Wert wird hierbei auf die Festigung des erlernten Wissens durch Üben gelegt. Durch die Arbeit in Lerngruppen werden Kenntnisse und Fertigkeit unter den Studierenden gegenseitig vermittelt, selbständig Lösungswege gegenübergestellt und die Berechnungsergebnisse beurteilt.