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    Ingenieurmechanik 2

    Deformierbare Körper

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    Ingenieurmechanik 2
    Deformierbare Körper

    Autoren:

    Verlag:
    Vieweg+Teubner Verlag  Weitere Titel dieses Verlages anzeigen

    Auflage: 2., korr. u. erg.
    Erschienen: Februar 2009
    Seiten: 335
    Sprache: Deutsch
    Illustration: 235 schw.-w. Abb., 49 Aufg. u. zahlr. Bsp.
    Maße: 214x168x15
    Einband: Kartoniert / Broschiert
    ISBN: 3834806943
    EAN: 9783834806949

    Inhaltsverzeichnis

    Inhaltsverzeichnis
    IIIDeformierbare Körper11
    15Spannungen15
      15.1Definition und Zerlegung15
      15.2Spannungszustand und Spannungsfeld18
      15.3Der Spannungstensor21
      15.4Der ebene Spannungszustand30
      15.5Der Mohrsche Spannungskreis33
      15.6Das räumliche Hauptachsenproblem42
      15.7Spannungsfeld, Differentialgleichungen des Gleichgewichts45
    16Verzerrungen49
      16.1Dehnung und Schub Verzerrung50
      16.2Ebenes Verschiebungsfeld und ebener Verformungszustand55
      16.3Dreidimensionale Verformung62
    17Linear elastisches Stoffverhalten68
      17.1Beobachtungen im einachsigen Spannungszustand69
      17.2Linear elastisches Verhalten im einachsigen Spannungszustand74
      17.3Linear elastisches Verhalten im ebenen Spannungszustand80
      17.4Räumliche Spannungszustände83
      17.5Problemstellung der Kontinuumsmechanik87
      17.6Temperaturdehnung90
      17.7Anisotropes Material verhalten91
    18Spezielle Biegung prismatischer Balken99
      18.1Abschätzung der Größenordnung der Spannungen101
      18.2Deformationsmodell und Spannungsverteilung103
      18.3Flächenmomente 2. Grades, Hauptachsen108
      18.4Berechnung der Durchbiegung, Biegelinie113
      18.5Statisch unbestimmte Biegeprobleme119
    19Numerische Methoden126
      19.1Federmodelle und endliche Differenzen127
      19.2Finite Elemente138
    20Allgemeinere Biegeprobleme151
      20.1Spezielle Biegung und Zug oder Druck151
      20.2Schiefe Biegung155
      20.3Schubspannungen infolge Biegung159
    21Torsion168
      21.1Deformation und Spannungs Verteilung bei Kreisquerschnitten170
      21.2Zusammengesetzte Beanspruchung178
      21.3Torsion bei Querschnitten beliebiger Gestalt181
      21.4Torsion bei dünnwandigen Querschnitten193
    22Arbeit und Deformationsenergie210
      22.1Zur Definition der Arbeit210
      22.2Deformations arbeit und -energie eines Stabes bei Zug und Druck218
      22.3Verzerrungsarbeit und -energie im einachsigen Spannungs zustand223
      22.4Deformations arbeit und -energie bei Biegung225
      22.5Deformations arbeit und -energie bei Torsion228
      22.6Räumliche Spannungszustände und zusammengesetzte Beanspruchung231
    23Energiesätze und -verfahren234
      23.1Theorem der virtuellen Arbeiten für spezielle Biegung234
      23.2Die Arbeitsgleichungen und ihre Anwendung239
      23.3Der Satz von Castigliano und seine Anwendung247
      23.4Der Reziprozitätssatz von Maxwell, Symmetrie der Einflussmatrix256
    24Stabilitätsprobleme, Knickung259
      24.1Einleitung zu den Stabilitätsproblemen260
      24.2Knickung als Verzweigungsproblem270
      24.3Zur Stabilität deformierter Ruhelagen, eine Synthese274
    25Plastizität275
      25.1Spannungs-Dehnungsdiagramme im einachsigen Spannungszustand276
      25.2Stäbe unter Zugoder Druckbeanspruchung278
      25.3Statisch bestimmte Biegeprobleme283
      25.4Statisch unbestimmte Biegeprobleme286
      25.5Fließbedingungen im räumlichen Spannungszustand288
    26Bruchmechanische Grundlagen294
      26.1Spannungskonzentration um ein Kreisloch294
      26.2Weitere Fälle von Spannungskonzentration298
      26.3Der Spannungsintensitätsfaktor303
      26.4Rissfortpflanzung307
    27Zeitabhängiges Materialverhalten310
      27.1Kriechen311
      27.2Relaxation314
    Anhang 1 : Asymptotische Herleitung der elementaren Biegetheorie317
    Anhang 2: Zur Definition der Verzerrungsarbeit321
    Anhang 3 : Zum Eindeutigkeitssatz der linearen Elastizitätstheorie323
    Literaturverzeichnis325
    Sachwortverzeichnis327



    Vorwort

    Vorwort

    Das vorliegende Buch setzt den in Ingenieurmechanik 1 begonnenen Aufbau der Mechanik mit der Beschreibung des Verhaltens von deformierbaren Körpern fort. Der Inhalt entspricht dem zweiten Semester der dreisemestrigen Vorlesungsreihe, welche die Autoren für verschiedene Ausbildungsgänge an der ETH Zürich halten. In den ersten drei Kapiteln werden die Grundbegriffe wie Spannungstensor, Verschiebungsvektor und Verzerrungstensor eingeführt, immer in enger Verbindung zwischen mathematischer Beschreibung (Lineare Algebra, Tensoren 2. Stufe, partielle Ableitungen) und physikalischer Bedeutung. Auch für diesen zweiten Band ist eine sorgfältige Abstimmung mit dem Inhalt einer parallel geführten Mathematikvorlesung notwendig, welche die neuen Begriffe einführt.

    Die Verknüpfung von Spannungs- und Verzerrungstensor in Form der Stoffgleichungen wird dann am Beispiel des linear elastischen Körpers beschrieben. Die Stoffgleichungen, die Gleichgewichtsbedingungen für die Spannungskomponenten und die kinematischen Relationen, welche den Verschiebungsvektor mit dem Verzerrungstensor verknüpfen, erlauben zusammen mit geeigneten Anfangs- und Randbedingungen die mathematisch fundierte Formulierung eines kontinuumsmechanischen Problems. Damit wird z.B. eine Voraussetzung für das erfolgreiche Arbeiten mit der heute so verbreiteten Methode der Finiten Elemente geschaffen. Die Stoffgleichungen sind weiterhin ein aktives Forschungsgebiet der Kontinuumsmechanik, vor allem wenn es um grosse Deformationen, höhere Temperaturen und komplexe Materialien geht. Als Beispiel für fortgeschrittenere Themen im Zusammenhang mit Stoffgleichungen wird kurz auf das Verhalten von Faserverbundwerkstoffen eingegangen, welche anisotrope Eigenschaften besitzen.

    Die folgenden Kapitel beschränken sich vorwiegend auf Balken und Stäbe. Diese sind ein geeignetes Beispiel, um schwierige kontinuumsmechanische Konzepte an konkreten und technisch wichtigen Elementen zu veranschaulichen. Die bekannten analytischen Näherungslösungen erlauben die einfache Lösung von Problemen für viele Belastungsarten. Für die Torsion ermöglicht die Membrananalogie ein anschauliches Verständnis für das Verhalten von komplizierteren Querschnitten. Die Näherungslösungen werden ergänzt zuerst durch eine einfache Behandlung mittels Finiter Elemente, dann durch Energiesätze und -verfahren. Letztere basieren auf dem Theorem der virtuellen Arbeiten, welches seinerseits auf dem Prinzip der virtuellen Leistungen beruht, das in Ingenieurmechanik 1 eingeführt wurde. Energieverfahren, wie die Arbeitsgleichungen oder der Satz von Castigliano erlauben in vielen Fällen eine elegante Berechnung der gesuchten Grössen.

    Kapitel zu Stabilitätsproblemen (Knicken), Plastizität, bruchmechanischen Grundlagen und zeitabhängigem Materialverhalten runden das Buch ab. Dabei stehen die Grundkonzepte im Zentrum. Es ist nicht zu erwarten, dass bereits in diesem frühen Stadium der Ausbildung alle diese fortgeschrittenen Themen in einer Vorlesung behandelt werden können. Aber es wird dem Leser später leichter fallen, wenn er mit bekannter Terminologie in spezialisierte Literatur einsteigen kann. Das Buch ist darum auch geeignet als Ausgangspunkt bei Problemstellungen, welche mit den elementaren Methoden nicht gelöst werden können.

    Dank der Festigkeitslehre, d.h. der kontinuumsmechanischen Theorie deformierbarer Körper, verfugt der Ingenieur über starke theoretische Mittel zur Lösung seiner konstruktiven Probleme. Damit ist er imstande, nicht nur die Festigkeit vorhandener Strukturen zu analysieren und vorauszuberechnen, sondern auch neue und elegantere konstruktive Lösungen zu finden. Dazu muss er sich bemühen, die Voraussetzungen, welche zur passenden Approximation, zur anwendungsfreundlichen Lösung, zur sinnvollen Modellbildung geführt haben, sorgfältig zu verstehen. Manche schwierige Stelle des vorliegenden Buchs dient dem Zweck, den Leser zu ermuntern, sich selbst Fragen zu stellen, um über die Suche nach der passenden Antwort seine Fähigkeiten zur Modellierung auszubauen.

    Auch dieses Buch enthält am Schluss jedes Kapitels eine Anzahl von Aufgaben. Die Lösungen sowie weitere aktuelle Informationen zum Buch können auf der folgenden Website eingesehen werden: http://www.zfm.ethz.ch/mechanik-buecher Viele haben durch Fragen, Korrekturen und Anregungen zu diesem Buch beigetragen. Wir danken vor allem Studierenden und Assistierenden, aber auch dem Teubner Verlag für die wiederum sorgfältige Herausgabe. Wir wünschen dem Leser viel Freude bei der Lektüre und hoffen, dass dieses Buch ihm als Grundlage und Anregung dient, anstehende Probleme in Beruf und Alltag kreativ mit fundierten Modellen anzupacken.

    Zürich, im September 2004 Mahir B. Sayir, Jürg Dual, Stephan Kaufmann

    Zur zweiten Auflage

    Wir verdanken die vielen Rückmeldungen zur ersten Auflage, insbesondere von unserem Kollegen Prof. Dr. Edoardo Mazza, der die Bücher in seiner Vorlesung benutzt. In dieser zweiten Auflage sind verschiedene Kleinigkeiten verbessert und ergänzt.

    Zürich, im Dezember 2008 Mahir B. Sayir, Jürg Dual, Stephan Kaufmann

    Klappentext

    Ingenieurmechanik 2

    Der vorliegende zweite Band setzt die "Ingenieurmechanik" mit der Festigkeitslehre fort. Nach Einführung der Grundbegriffe (Spannungstensor, Verschiebungsvektor, Verzerrungstensor) werden die Stoffgleichungen des linear elastischen Körpers besprochen. Die folgenden Kapitel behandeln Zug, Biegung und Torsion von Balken und Stäben, wobei neben den bekannten analytischen Näherungen auch numerische Methoden angesprochen werden. Die Berechnung von Deformationsenergien führt auf Energieverfahren, die auf dem Theorem der virtuellen Arbeiten beruhen, welches seinerseits aus dem zentralen Prinzip der virtuellen Leistungen folgt. Abschließende Kapitel enthalten Einführungen in die Stabilitätstheorie, die Plastizitätstheorie, die Bruchmechanik und zeitabhängiges Materialverhalten. Sie schlagen eine Brücke von den in der "Ingenieurmechanik" verwendeten Grundlagen zur Spezialliteratur dieser Fachgebiete. Bei der aktuellen 2. Auflage wurden Rezensionen berücksichtigt die zu textlichen Verbesserungen und Ergänzungen führten.

    STUDIUM

    Der Inhalt

    Spannungen - Verzerrungen - Linear elastisches Stoffverhalten - Spezielle Biegung prismatischer Balken - Numerische Methoden - Allgemeine Biegeprobleme - Torsion - Arbeit und Deformationsenergie - Energiesätze und -verfahren - Stabilitätsprobleme, Knickung - Plastizität - Bruchmechanische Grundlagen - Zeitabhängiges Materialverhalten

    Die Zielgruppe

    Studierende der Ingenieurwissenschaften an Technischen Universitäten

    ISBN 978-3-8348-0694-9

    Register

    Sachwortverzeichnis


    A

    Abbildung, lineare, 26
    Achse
    - , Haupt- 36
    - , Neutral- 106, 156
    Algebra, lineare, 42
    anisotrop, 69, 93
    Anisotropie, Hauptrichtung, 92
    Arbeit, 211
    - , Deformations- 220
    - , Deformations- virtuelle, 236
    - , Dissipations- 277
    - , Elementar- 211
    - , Gestaltänderungs- 233
    - , Verzerrungs- 224, 231, 321
    - , Volumenänderungs- 233
    - virtuelle, 237
    Arbeitsgleichung, 239
    - , dritte, 245
    - , erste, 242
    - , zweite, 243
    Arbeitsvermögen, 214
    asymptotisch, 317
    äußere Normale, 23


    B

    Bandmatrix, 132
    Basis, 26
    - , ebene, 30
    - , zylindrische, 28
    - Wahl, 44, 66
    Bauschinger-Effekt, 277
    Beanspruchung
    - , zulässige, 234
    - , zusammengesetzte, 178
    Bedingung
    - , Erstarrbarkeits- 11
    - , Verträglichkeits- 80
    Belastung
    - , dynamische, 77
    - , Kollaps- 278
    Belastungsparameter, 282
    Belastungszyklus, 72
    Beullast, 269
    Biegelinie, 104
    - , Differentialgleichung, 114
    Biegesteifigkeit, 114
    Biegetheorie, asymptotische Herleitung, 317
    Biegung
    - , schiefe, 155
    - , spezielle, 99, 111
    - , spezielle und Zug, 151
    Bifurkation, 273
    Bruch, Kriech- 313
    Bruchgrenze, 77
    Bruchmechanik, 294
    Bruchzähigkeit, 310


    C

    Castigliano, 249
    - , krumme Stäbe, 251
    charakteristische Gleichung, 43, 64, 272
    cross-ply, 93


    D

    definit, positiv, 218
    Deformation
    - , kleine, 49, 52
    - , plastische, 73
    - , zulässige, 235
    Deformationsarbeit
    - , reiner Schub, 229
    - , spezifische, 220
    - , totale, 220
    - , virtuelle, 236
    Deformationsenergie, 218, 225
    - , schiefe Biegung, 227
    - , spezielle Biegung, 227
    - , spezifische, 223
    - bei Torsion, 230
    Deformationsprozess, 218
    Deformationsverhalten
    - , elastisches, 72
    - , linear elastisches, 75
    - , viskoelastisches, 72
    Dehnmessstreifen, 71
    Dehnung, 50
    - , konstante, 52
    - , Quer- 71
    - , Temperatur- 71, 90
    - , Volumen- 65
    Deviationsmoment, 105
    Deviator
    - , Spannungs- 85
    - , Verzerrungs- 66
    Differentialgleichung
    der Biegelinie, 114
    - partielle, 46
    Differenzen, finite, 127
    Dimensionierung, 77, 108
    Dislokation, 277
    Dissipation, 221
    Dissipationsarbeit, 277
    Divergenzsatz, 187
    Drehmatrix, 33
    Dreieckelement, 87
    Druck, 151
    - , hydrostatischer, 18
    Druckspannung, 18
    duktil, 73
    dünnwandiger Querschnitt, Torsion, 193
    Durchbiegung, 104
    Durchschlagslast, 269
    dynamische
    - Belastung, 77
    - Verfestigung, 293


    E

    eben bleibender Querschnitt, 105
    Ebene
    - , Isotropie- 94
    - , Mohrsche, 33
    - , spannungsfreie, 30
    ebene Basis, 30
    ebener Spannungszustand, 30
    ebener Spannungszustand, Stoffgesetz, 87
    ebenes Verschiebungsfeld, 55
    Eigenvektor, 44
    Eigenwert, 37, 44
    Eigenwertproblem, 42, 43, 272
    einachsiger Spannungszustand, 36
    einachsiges Verschiebungsfeld, 50
    Eindeutigkeitssatz, 323
    einfach zusammenhängend, 186
    Einflussmatrix, 134, 257
    Einflusszahl, 257
    elastisch, 72, 119
    - , linear isotrop, 84
    - ideal plastisch, 277
    - inkompressibel, 76
    Elastizität, lineare, 75
    Elastizitätsgrenze, 77
    Elastizitätsmodul, 74
    Elastizitätstheorie, 323
    Element
    - , Dreieck- 87
    - , fmites, 138
    Elementararbeit, 211
    Elementkoordinate, 139
    elliptischer Querschnitt, 190
    elliptisches Loch, 300
    endliche Differenzen, 127
    Energie, 218
    - , Deformations- 223, 225
    - , Oberflächen- 307
    - potentielle, 218
    - , Verzerrungs- 224, 233
    - Dissipation, 221
    - Freisetzungsrate, 308
    Ermüdung, 74, 78
    Ersatzflächenmoment, 191, 195
    Ersatzproblem, 240
    - , statisch bestimmtes, 242
    Erstarrbarkeitsbedingungen, 11
    Euler, 265


    F

    faserverstärkt, 91
    Federkraft, 217, 218
    - , Potential, 218
    Federmodell, 127
    Feld
    - , Schub- 52
    - , Spannungs- 20, 45
    - , Tensor- 45
    - , Verschiebungs- 49
    Festigkeit, 38 fest-viskoelastisch, 312

    finite
    - Differenzen, 127
    - Elemente, 138
    Flächenelement
    - , Haupt- 36
    - , schiefes, 38
    Flächenkraftdichte, 15
    Flächenmittelpunkt, 105
    Flächenmoment
    - , Ersatz- 191
    - , Mohrscher Kreis, 110
    - , polares, 108, 172, 191
    - , Tensor, 110
    - Grades, 105, 108, 161
    - Grades, 105, 108
    Flächenträgheitsmoment, 105
    Fließbedingung, 288
    - , Trescasche, 290
    - , von Misessche, 292
    Fließen, 278
    Fließfläche, 288
    Fließfunktion, 288
    Fließgelenk, 284
    Fließgrenze, 276
    Fließspannung, 98, 276
    Fluss, 283 flüssig-viskoplastisches
    - Kriechen, 313
    - Formfaktor, 284


    G

    gefährdeter Querschnitt, 78
    genormte Geometrie, 70
    Geometrie, genormte, 70
    Gestaltänderung, 65
    Gestaltänderungsarbeit, 233
    Gleichgewichtsbedingungen des Kontinuums, 46, 171
    Gleichung
    - , charakteristische, 43, 64, 272
    - , Stoff- 66, 68
    gleichwertiges statisch bestimmtes Problem, 253
    globale
    - Steifigkeitsmatrix, 147
    - Verschiebungsmatrix, 145
    Globalisierungsverfahren, 145
    Gradient, Verschiebungs- 63
    Gravitationskraft
    - , Potential, 215
    Grenzlast, 279
    Grenzmoment, 285
    Grenzschicht, 176
    Größenordnungsabschätzung, 102
    Grundinvariante des Spannungstensors, 44


    H

    Hauptachse, 36
    - der Anisotropie, 93
    - des Querschnitts, 110
    Hauptachsenproblem, 42
    Hauptflächenelement, 36
    Hauptflächenmoment, 110
    Hauptform, 36
    Hauptrichtung, 42, 43
    - der Anisotropie, 92
    - des Querschnitts, 110
    Hauptspannung, 36
    Hauptspannungsraum, 288
    Hauptwert, 44
    Hilfskraft, 250
    Hilfsmoment, 250
    homogen, 68
    homogenes Verzerrungsfeld, 52
    Hookesches Gesetz, 75
    hydrostatischer
    - Druck, 18
    - Spannungsanteil, 85
    Hysteresis, 221


    I

    infinitesimales
    - Schubfeld, 53
    - Verschiebungsfeld, 49, 53, 56
    inkompressibel, elastisch, 76
    instabil, 274
    Interpolationsmatrix, 61, 139
    isotrop, 68, 84, 93, 288
    - , transversal- 94
    Isotropie-Ebene, 94


    K

    Kerbspannung, 193
    kinematische Relation, 58, 63, 170
    kleine Deformation, 49, 52
    Knickgefahr, 78
    Knicklast, 265, 269
    Knoten, 127
    Knotengleichgewicht, 130, 142
    Kollaps, 278
    Kollapsbelastung, 278
    Kompatibilitätsbeziehung, 184
    Kompressionsmodul, 85
    konservativ, 212
    konstante Dehnung, 52
    konstantes Verzerrungsfeld, 52, 62
    Kontinuum, Gleichgewichtsbedingungen, 46
    Kontinuumsmechanik, 11, 68
    Kontinuumsmechanik, Problem, 88
    Koordinate, Element- 139
    koordinatenfrei, 26
    Kraft, Hilfs- 250
    Kraftdichte, Flächen- 15
    Kräftematrix, 140
    Kreisloch, 298
    Kriechbruch, 313
    Kriechen, 72, 311, 312
    - , flüssig-viskoplastisches, 313
    - , primäres, 312
    - , sekundäres, 313
    - , viskoplastisches, 313
    Kriechkomplianz, 312
    Kriechphase, tertiäre, 313
    Kriechversuch, 311
    Krümmungsinkrement, 225


    L

    Lage
    - , deformierte, 49
    - , Referen- 49
    Leistung, 210
    linear elastisch, 75, 84
    lineare
    - Abbildung, 26
    - Algebra, 42
    - Elastizität, 75
    - Verfestigung, 277
    Loch
    - , elliptisches, 300
    - , Kreis- 298
    Lösungsverfahren, semi-in verses, 169


    M

    Matrix
    - , Band- 132
    - , Dreh- 33
    - , Einfluss- 134, 257
    - , Interpolations- 61, 139
    - , Kräfte- 140
    - , Nachgiebigkeits- 84
    - , Spannungs- 22
    - , Spannungs- zylindrische Basis, 28
    - , Steifigkeits- 84, 87, 133, 141
    - , transponierte, 27
    - , Verschiebungs- 138
    - , Verzerrungs- 58
    - der virtuellen Geschwindigkeiten, 143
    Maxwell, 257
    Mechanik, Kontinuums- 11
    Membrananalogie, 192
    Mittellinie, 104
    Modul
    - , Elastizitäts- 74
    - , Kompressions- 85
    - , Schub- 82
    Mohrsche
    - Ebene, 33
    - Vorzeichenkonvention, 35
    Mohrscher
    - Kreis für Flächenmomente, 110
    - Spannungskreis, 34
    - Verzerrungskreis, 59
    Moment
    - , Grenz- 285
    - , Hauptflächen- 110
    - , Hilfs- 250
    - , plastisches, 285
    - , Rückstell- 127
    - , Widerstands- 106
    Momentendichte, 16


    N

    Nachgiebigkeitsmatrix, 84
    Neutralachse, 106, 156
    Niveau, 213
    Normale, äußere, 23
    Normalspannung, 16

    - , zulässige, 77


    O

    Oberflächenenergie, 307
    Ordnung, Theorie erster, 103
    orthotrop, 93


    P

    partielle Differentialgleichung, 46
    plastisch, 73, 278
    plastische Reserve, 279
    plastischer Fluss, 283
    plastisches Moment, 285
    Plastizität, 275
    Poisson, 185
    Poissonsche Zahl, 75
    Pol, 37
    polares
    - Flächenmoment, 108, 172, 191
    - Widerstandsmoment, 173
    positiv definit, 218
    Potential, 212
    - , Federkraft, 218
    - , Gravitationskraft, 215
    - , Niveau, 213
    potentielle Energie, 218
    primäres Kriechen, 312
    Problem
    - , Eigenwert- 272
    - , Ersatz- 242
    - , gleichwertiges statisch bestimmtes, 253
    - , Stabilitäts- 260
    - , Verzweigungs- 270
    Problem, kontinuumsmechanisches, 88
    Prozess, Deformations- 218
    Prozessintegral, 220


    Q

    Querdehnung, 71
    Querdehnungszahl, 75
    Querschnitt
    - , dünnwandiger, Torsion, 193
    - , eben bleibender, 105
    - , elliptischer, 190
    - , gefährdeter, 78
    - , Hauptachse, 110
    - beliebiger Gestalt, 181


    R

    Randbedingungen
    - , statische, 47
    Referenzlage, 49
    reine Torsion, 168
    - , Stoffgleichung, 171
    reiner Schub
    - , Deformationsarbeit, 229
    - , Verzerrungsarbeit, 229
    Relation, kinematische, 58, 63, 170
    Relaxation, 311, 314
    Relaxationsversuch, 311
    Reserve, plastische, 279
    Reversibilität, 72
    Reziprozitätssatz, 257
    Richtung, Haupt- 42, 43
    Riss, 301
    Rückstellmoment, 127
    Ruhelage, 271
    - , stabile deformierte, 274


    S

    Saint-Venant, 182
    Sandwich, 165
    Satz
    - , Divergenz- 187
    - von Castigliano, 249
    schief, 38
    schiefe Biegung, 155
    - , Deformationsenergie, 227
    Schub, reiner, 81
    Schubdeformation, reine, 82
    Schubfeld, 52
    - , infinitesimales, 53
    Schubmittelpunkt, 201
    Schubmodul, 82
    Schubspannung, 16
    - , größte, 38
    - , zugeordnete, 27
    - infolge Biegung, 159
    Schubspannungsfluss, 163
    Schubv erzerrung, 53, 58
    Schub winkel, 53
    Seifenhaut, 192
    sekundäre Torsion, 158
    sekundäres Kriechen, 313
    semi-invers, 169
    Sicherheitsfaktor, 77, 181, 278
    Singularität, Spannungs- 197
    Spannung, 15
    - , Druck- 18
    - , Fließ, 98
    - , Fließ- 276
    - , Haupt- 36
    - , Normal- 16
    - , Schub- 16
    - , Schub- zugeordnete, 27
    - , Zug- 18
    - an der Bruchgrenze, 77
    Spannungsanteil, hydrostatischer, 85
    Spannungs-Dehnungsdiagramm, 71
    Spannungsdeviator, 85
    Spannungsfeld, 20, 45
    spannungsfreie Ebene, 30
    Spannungsfunktion, 185
    Spannungsintensitätsfaktor, 306
    Spannungskonzentration, 297
    Spannungskonzentrationsfaktor, 300
    Spannungskreis
    - , Mohrscher, 34
    Spannungskreis, Pol, 37
    Spannungsmatrix, 22
    - , transponierte, 27
    - , zylindrische Basis, 28
    Spannungssingularitäten, 197
    Spannungstensor, 26
    - , transponierter, 27
    Spannungsvektor, 15, 16
    Spannungszustand, 20
    - , ebener, 30
    - , ebener, Stoffgesetz, 87
    - , einachsiger, 36
    spezielle Biegung, 99, 111
    - , Deformationsenergie, 227
    - und Zug, 151
    spezifische
    - Deformationsarbeit, 220
    - Deformationsenergie, 223
    - Oberflächenenergie, 307
    spezifischer
    - Verdrehungswinkel, 170
    spröd, 73
    Stab, krummer, Castigliano, 251
    stabil, 274
    Stabilitätsgrenze, 260, 268, 270
    Stabilitätsproblem, 260
    statisch
    - bestimmtes Ersatzproblem, 242
    - bestimmtes Problem, gleichwertiges, 253
    - unbestimmt, 79, 119, 122
    statische Randbedingungen, 47
    statische Verfestigung, 293
    Steifigkeit
    - , Biege- 114
    - , Torsions- 173
    - , Zug- 77
    Steifigkeitsmatrix, 84, 87, 133, 141
    - , globale, 147
    Stoffgesetz, linear elastisch, 75
    - , isotrop, 84
    - , orthotrop, 95
    Stoffgleichung, 66, 68, 75, 95
    - , reine Torsion, 171
    Stufe, 26
    symmetrisch, 27


    T

    Temperaturausdehnungskoeffizienten, 90
    Temperaturdehnung, 71, 90
    Tensor, 26
    - , Spannungs- 26
    - , Verzerrungs- 59
    - der Flächenmomente, 110
    Tensorfeld, 45
    tensorielle Vorzeichenkonvention, 35
    tertiäre Kriechphase, 313
    Theorem der virtuellen Arbeiten, 237
    Theorie erster Ordnung, 103
    Torsion
    - , Deformationsenergie, 230
    - , dünnwandiger Querschnitt, 193
    - , Querschnitt beliebiger Gestalt, 181
    - , reine, 168
    - , sekundäre, 158
    - infolge Biegung, 198
    Torsionssteifigkeit, 173, 191
    totale Deformationsarbeit, 220
    Traglast, 286
    transponiert, 27
    transversalisotrop, 94
    Trescasche Fließbedingung, 290


    U

    Überlagerung, 80, 121


    V

    Vektor
    - , Spannungs- 15, 16
    - , Verschiebungs- 49
    Verdrehungswinkel, 54, 170, 184
    - , spezifischer, 170
    Verfestigung
    - , dynamische, 293
    - , lineare, 277
    - , statische, 293
    Verformungszustand, 59
    Vergleichsspannung, 293
    Verschiebungsfeld, 49
    - , ebenes, 55
    - , einachsiges, 50
    - , infinitesimales, 49, 53, 56
    Verschiebungsgradient, 63
    Verschiebungsmatrix, 138
    - , globale, 145
    Verschiebungssatz, 109
    Verschiebungsvektor, 49
    Versetzung, 73, 277
    Versuch, Zug-Druck- 69
    Verträglichkeitsbedingung, 80, 296
    Verträglichkeitsbeziehung, 184, 282
    Verwölbung, 184
    Verzerrung, 58
    - , Schub- 53
    Verzerrungsarbeit, 224, 231, 321
    - , reiner Schub, 229
    Verzerrungsdeviator, 66
    Verzerrungsenergie, 224, 233
    Verzerrungsfeld
    - , homogenes, 52
    - , konstantes, 52, 62
    Verzerrungskreis, Mohrscher, 59
    Verzerrungsmatrix, 58
    Verzerrungstensor, 59
    Verzerrungszustand, 59
    Verzweigung, 273
    Verzweigungsproblem, 270
    virtuelle
    - Arbeit, 237
    - Deformationsarbeit, 236
    - Geschwindigkeiten, Matrix, 143
    viskoelastisch, 72
    viskoplastisches Kriechen, 313
    Volumenänderungsarbeit, 233
    Volumendehnung, 65
    Volumendehnungsanteil, 85
    von Misessche Fließbedingung, 292
    Vorzeichenkonvention
    - , Mohrsche, 35
    - , tensorielle, 35


    W

    Widerstandsmoment, 106, 196
    - , polares, 173
    - auf Torsion, 196
    Winkel
    - , Schub- 53
    - , Verdrehungs- 54, 170, 184


    Y

    Youngscher Modul, 75


    Z

    Zahl
    - , Einfluss- 257
    - , Poissonsche, 75
    - , Querdehnungs- 75
    Zirkulation, 202
    Zug, 151
    Zug-Druck-Versuch, 69
    zugeordnete Schubspannungen, 27
    Zugspannung, 18
    Zugsteifigkeit, 77
    zulässige
    - Beanspruchung, 234
    - Deformation, 235
    - Normalspannung, 77
    zusammengesetzte Beanspruchung, 178
    zusammenhängend, einfach, 186
    Zustand
    - , Verformungs- 59
    - , Verzerrungs- 59
    - reinen Schubes, 81
    - reiner Schubdeformation, 82
    zylindrische
    - Basis, 28
    zylindrische Basis, 28


    Ф
    Ф -Fläche, 187

    , erweiterte, 189



    Autor

    Die Autoren

    Prof. Dr. Mahir B. Sayir war Professor für Mechanik an der ETH Zürich und ist seit 2005 emeritiert.

    Prof. Dr. Jürg Dual ist Professor für Mechanik und Experimentelle Dynamik an der ETH Zürich.

    Dr. Stephan Kaufmann ist Senior Scientist und Dozent am Zentrum für Mechanik an der ETH Zürich.