Helga Dankert Knihy

In keinem anderen Fach muß dem Studenten so früh und so umfassend der gesamte schwieri ge Weg der Lösung von Ingenieur-Aufgaben zugemutet werden wie in der Technischen Mechanik. Er muß Probleme analysieren, das Wesentliche erkennen und ein reales Objekt in ein physikalisches Modell überfuhren. Das sich daraus ergebende mathematische Problem muß gelöst werden, und die Deutung der Ergebnisse, die wieder den Zusammenhang zum realen Objekt herstellt, schließt den Kreis. Auf einem besonders schwierigen Teilstück dieses Weges ist der Computer zu einem außer ordentlich starken Helfer geworden. Die Zeit, die früher dem mühsamen Einüben von Lö sungsalgorithmen geopfert werden mußte, steht heute für die Problemanalyse und das Studium des Grundlagenwissens zur Verfügung, das Trainieren der (so eleganten wie aufwendigen) graphischen Verfahren gehört der Vergangenheit an. Bei der angemessenen Aufbereitung der Ergebnisse (Diagramme, Funktionsverläufe, Verformungsbilder, ... ) ist der Computer ohnehin konkurrenzlos. Aber der Computer bleibt für den Ingenieur nur ein Werkzeug. Die eigentlichen Schwierig keiten, die im Erfassen der Zusammenhänge, dem Beherrschen von Methoden zur Analyse und Lösung von Problemen liegen, kann er ihm nicht abnehmen. Er kann ihn aber von dem Ballast befreien, dessen Bewältigung früher häufig so dominierend war, daß der Lernende nicht mehr zum Kern des Problems vordringen konnte. Der Ingenieur in der Praxis mit den "nicht-akademischen Problemen" stand sogar oft vor unüberwindlichen Schwierigkeiten. Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen der Statik.- 2 Das zentrale ebene Kraftsystem.- 3 Das allgemeine ebene Kraftsystem (Äquivalenz).- 4 Schwerpunkte.- 5 Gleichgewicht des ebenen Kraftsystems.- 6 Ebene Systeme starrer Körper.- 7 Schnittgrößen.- 8 Räumliche Probleme.- 9 Haftung.- 10 Elastische Lager.- 11 Seilstatik, Kettenlinien, Stützlinien.- 12 Grundlagen der Festigkeitslehre.- 13 Festigkeitsnachweis, zulässige Spannung.- 14 Zug und Druck.- 15 Der Stab als finites Element.- 16 Biegung.- 17 Verformungen durch Biegemomente.- 18 Computer-Verfahren für Biegeprobleme.- 19 Spezielle Biegeprobleme.- 20 Querkraftschub.- 21 Torsion.- 22 Zusammengesetzte Beanspruchung.- 23 Knickung.- 24 Formänderungsenergie.- 25 Rotationssymmetrische Modelle.- 26 Kinematik des Punktes.- 27 Kinematik starrer Körper.- 28 Kinetik des Massenpunktes.- 29 Kinetik starrer Körper.- 30 Kinetik des Massenpunktsystems.- 31 Schwingungen.- 32 Systeme mit mehreren Freiheitsgraden.- 33 Prinzipien der Mechanik.- Anhang A (Lösungen zu den Aufgaben).- Anhang B (CAMMPUS-PROGRAMME).- B1.1 Startmenü.- B1.2 Rechnen.- B1.3 Konstanten definieren.- B1.4 Arithmetische Ausdrücke.- B1.5 Konstanten sichern.- B1.6 Formeln registrieren.- B1.7 Arbeiten mit Formelsätzen.- B1.8 Protokoll.- B1.9 Arbeiten mit definierten Funktionen.- B1.10 Analyse von Funktionen.- B1.11 Numerische Integration einer stetigen Funktion.- B1.12 Differentialgleichungssystem (Anfangswertproblem).- B1.13 Makros, Demos.- B2.1 Der Gaußsche Algorithmus.- B2.2 Eingabe der Matrizen.- B2.3 Makro-Technik.- B2.6 Determinantenberechnung.- B3.1 Das FEMSET-Konzept.- B3.2 Anschluß des Unterprogramms Elementsteifigkeitsmatrix .- B3.3 Arbeiten mit dem Programm FEMSET.- B3.4 Beispiel: Knotenverschiebungen eines ebenen Fachwerks.- B3.5 Beispiel: Stabkräfte eines ebenenFachwerks.- B3.6 Beispiel: Verformung des biegesteifen Rahmens mit Einzellasten.- B3.7 Erweiterung des Programms: Linienlasten, Schnittgrößen.- B3.8 Ausgewählte ergänzende Beispiele.- Literatur.

In der Technischen Mechanik müssen Studenten frühzeitig und umfassend den komplexen Prozess der Lösung von Ingenieuraufgaben durchlaufen. Sie analysieren Probleme, erkennen Wesentliches und übertragen reale Objekte in physikalische Modelle. Daraus resultierende mathematische Probleme müssen gelöst werden, wobei die Interpretation der Ergebnisse den Bezug zum realen Objekt wiederherstellt. Der Computer hat sich als äußerst hilfreiches Werkzeug erwiesen, insbesondere bei der Bewältigung schwieriger Aufgaben. Die Zeit, die früher für das Einüben von Lösungsalgorithmen aufgebracht wurde, kann nun für die Problemanalyse und das Studium von Grundlagenwissen genutzt werden. Das aufwendige Training grafischer Verfahren gehört der Vergangenheit an, und der Computer bietet unübertroffene Möglichkeiten zur Aufbereitung von Ergebnissen wie Diagrammen und Verformungsbildern. Dennoch bleibt der Computer nur ein Werkzeug für Ingenieure. Die eigentlichen Herausforderungen liegen im Verständnis der Zusammenhänge und im Beherrschen von Methoden zur Analyse und Problemlösung. Der Computer kann helfen, den Ballast zu reduzieren, der oft die Lernenden daran hinderte, zum Kern des Problems vorzudringen. Ingenieure in der Praxis sehen sich zudem häufig mit „nicht-akademischen Problemen“ konfrontiert, die erhebliche Schwierigkeiten mit sich bringen.