Andreas Huber – författare

Besonders großer Wert wird in diesem Buch und das unterscheidet dieses auch klar von allen anderen Literaturen zur Technischen Mechanik, auf die Lösung von Beispielen durch computergestützte Methoden gelegt, wie: Matlab oder SolidWorks FEM. Damit wird auch immer wieder ein Einblick, in die Lösung von Beispielen am späteren Arbeitsplatz durch industrielle Anwendungen ermöglicht.

Der zweite Band dieser Buchreihe beschäftigt sich mit der Elastostatik, nachdem im ersten die Stereostatik behandelt wurde. Beginnend mit den Grundlagen der Spannungstheorie über die unterschiedlichen Belastungsarten: Zug, Druck, Biegung, Torsion, Schub und Pressung wird auf Stabilitätsprobleme eingegangen (Knicken, Drillen, Beulen) bis im Anschluss die Grundlagen der Kontinuumsmechanik, deren Gleichungen die Grundlagen eines jeden modernen FEM Programm bilden, behandelt wird. Die numerische Lösung, wie sie FEM Programme nutzen, wird im letzten Kapitel untersucht.

Der dritte Band dieser Buchreihe beschäftigt sich mit der Dynamik, nachdem in den ersten beiden Bänden die Strukturmechanik behandelt wurde. Zunächst beschäftigt man sich mit den grundlegenden Bewegungsformen (Kinematik) bis man im Anschluss auf die Bewegungsursache und Kräfte (Kinetik) eingeht. Im Anschluss wird die Allgemeine Schwingungslehre behandelt, wodurch die Dynamik auf Grundlage der Technischen Mechanik abgeschlossen wäre. Dieses Buch zeichnet jedoch aus, dass auch noch auf die Grundlagen der Getriebelehre und Maschinendynamik sowie der Robotik eingegangen wird, denn auch diesen Kapiteln sind im Maschinenbau eng mit der Dynamik verbunden und erweitern die Dynamik um wichtige Gleichungen. Im letzten Abschnitt geht man spezifisch auf die FEM-Berechnung (nicht lineare- und lineare Dynamik) ein.

Im Kapitel der Dynamik wird einem wieder speziell vor Augen geführt, dass man ohne die theoretischen Grundlagen keine Chance auf eine sinnvolle FEM-Berechnung hat, speziell wenn es um den Unterschied von Schwingungsanalysen: Frequenz-, Harmonische-, Modal- und transiente Analyse geht. Da in der Industrie diese FEM - Berechnungen unumgänglich verwendet werden müssen, werden zahlreiche Beispiele mittels SolidWorks (FEM und Motion) gelöst.

Speziell geht man hier auf die Bewegungsanalyse in SolidWorks Motion und auf die dynamische FEM Berechnung (linear- und nicht linear) ein.

Der vierte Band dieser Buchreihe beschäftigt sich mit der Hydromechanik, nachdem in den ersten beiden Bänden die Strukturmechanik behandelt und im Dritten die Bewegung von starren Körpern untersucht wurde. Im vorliegenden Buch wird auf die Strömungsmechanik eingegangen, im Speziellen auf die Lehre von Flüssigkeiten, also der Hydrodynamik. Die Hydrodynamik beschäftigt sich mit den inkompressiblen Strömungen, im Gegensatz zur Aeromechanik.

Zunächst beschäftigt man sich mit der Statik von Flüssigkeiten, der sogenannten Hydrostatik. Nachdem man die Grundlagen der Hydrostatik verstanden hat, kann man im Kapitel der vertiefenden Hydrostatik noch diverse Untersuchungen mittels partiellen Differentialgleichungen erlernen, nachdem man auf die Bewegung von Strömungen eingeht, im Kapitel der Hydrodynamik. Nach den grundlegenden Gleichungen der Hydrodynamik wie die Kontinuitätsgleichung und die Bewegungsgleichungen von Bernoulli und Euler geht man auf die vertiefende Hydromechanik ein. Es werden dort Methoden der Höheren Mathematik zur Untersuchung genutzt und auch die Kontinuumsmechanik bei Fluidteilchen angewendet, hin zu den wohl bekanntesten Gleichungen: die Navier-Stokes-Gleichungen. Horace Lamb sagte einmal: „Wenn ich in den Himmel kommen sollte, erhoffe ich Aufklärung über zwei Dinge: Quantenelektrodynamik und Turbulenz. Was den ersten Wunsch betrifft, bin ich ziemlich zuversichtlich.“ Um einen winzigen Funken Klarheit in die Turbulenz zu bringen, ist dieser das letzte Kapitel gewidmet.

Im Speziellen wird im Laufe des Buches auf Strömungsanalysen mittels der CFD-gestützten Anwendung SolidWorks FlowSimulation eingegangen. Es werden zahlreiche Beispiele mittels CFD wie Kavitation, Überschallströmungen, parametrisierte Studien und Freie Oberflächen als auch Turbinen- und Schaufelräder simuliert.