Informationen für Studierende

Technische Mechanik/ Festigkeitslehre

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!

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.

Zahlreiche Modell- und Demonstrationsversuche gestalten die Lehrveranstatlungen anschaulich:

• Lagerungsarten 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
• Kreiselpräzision und -nutation

Betriebsfestigkeit

Die Betriebsfestigkeit stellt Methoden zur rechnerischen Lebensdauerabschätzung und zur Ermittlung der Bauteillebensdauer im Versuch bereit. Die Anwendung von Rechnung und Versuch eröffnet Möglichkeiten zur sicheren und wirtschaftlichen Auslegung von Bauteilen in einer frühen Phase der Produktentstehung. Mit den Methoden der Ermüdungsbruchmechanik wird komplementär zur Betriebsfestigkeit das Risswachstum beschrieben. Querverbindungen mit Prüfplänen für die zerstörungsfreie Prüfung sowie mit Regeln für die sichere Auslegung werden hergestellt. Die Möglichkeiten und Grenzen der einzelnen Verfahren werden detailliert dargestellt und durch Beispiele und Übungen ergänzt.

Inhalte

• Betriebsbeanspruchungen (Beanspruchungs-Zeit-Funktion - Zählverfahren, Beanspruchungskollektive/ matrizen - Bemessungskollektive - Versuchszeitverkürzung)

• Beanspruchbarkeit unter konstanter Amplitude (Wöhlerlinie - Ermittlung Zeit- und Dauerfestigkeit - Statistik - Einflussfaktoren auf die Betriebsfestigkeit - hochzyklische Ermüdung)

• Beanspruchbarkeit unter veränderlicher Amplitude (Versuchstechnik - Lebensdauerlinie - Übertragbarkeit der Versuchsergebnisse zwischen Proben und Bauteilen - Einflussfaktoren - Streuungen)

• Rechnerische Lebensdauerabschätzung (Nennspannungskonzept - örtliches Konzept - Regelwerke - Treffsicherheit - relative Lebensdauervorhersage)
• Bruchmechanik (Beanspruchung an der Rissspitze - Rissfortschritt - Einflussgrößen - bruchmechanische Lebensdauerabschätzung)

• Bemessung und Nachweisführung (dauerfeste und betriebsfeste Auslegung - Konstruktionsmethoden und Nachweisführung

Akustik und Schallschutz

Die Lehrveranstaltung verfolgt nach der Vermittlung von Grundkenntnissen den Weg des Schalls von der Erzeugung durch Schallsender, über die Ausbreitung zum Empfang und Wahrnehmung des Schalls. Hieraus werden die Gebiete der Schallmesspraxis und Maßnahmen des Schallschutzes abgeleitet. Die Gebiete der Maschinenakustik, Bauakustik, Elektroakustik und Psychoakustik werden überblicksartig ebenso angerissen wie das gültige Regelwerk.

Exkursionen führen in die Breite der praktischen Anwendungen der Akustik ein. In den vergangenen Jahren wurden Exkursion mit Studierenden zu folgenden Unternehmen durchgeführt:

• BMW AG München
• Deutsche Bahn AG München
• IABG Ottobrunn
• Müller BBM Planegg

Experimentaltechnik

Studierende bearbeiten eine aktuelle und jährlich wechselnde Aufgabenstellung. Dem Fach liegt ein interdisziplinärer Ansatz aus Konzeption, Messungen, Versuchen und Auswertung zugrunde. Eine Vielzahl von Themen wurden in den letzten Jahren bearbeitet, so z. B.:

• Aufbau und Inbetriebnahme eines Datenloggers
• Erstellung von Bauteilwöhlerkurven von Mountainbike-Lenkern
• Charakterisierung des mechanischen Verhaltens von Muskelgewebe (gemeinsam mit Prof. Löwisch)
• Reduzierung der Strömungsgeräusche am Windkanal (Gemeinschaftsprojekt mehrerer Professuren)
• Messungen der Fahrzeugdynamik an Modellfahrzeugen

Die Studierenden arbeiten in einem Team von ca. 6 bis 8 Personen im Herbst- und Wintertrimester. Die Ergebnisse ihrer Arbeit fließen in die Arbeit des Labors ein und sind die Grundlage z. B. für künftige Lehrveranstaltungen.

Fahrzeugdynamik (Praktikum)

Schwingbruchgefährdete Bauteile

In diesem Fach berechnen die Studierenden die Lebensdauer eines Lenkers von einem Mountainbike. Hierzu werden folgende Schritte durchgeführt:

• Planen und Durchführen der Messfahrt
• Klassieren der Daten mit der Rainflow-Zählung
• Ableiten eines Beanspruchungskollektives
• Berechnung der Lebensdauer
• Durchführen eines Prüfstandsversuches

Die Studierenden bearbeiten unter Anleitung in Gruppen von zwei bis drei Personen jeweils ein Teilgebiet. Danach stellen die Gruppen ihre Ergebnisse dem Kurs vor und diskutieren diese. Die praktische Arbeit im Labor und die Vorstellung der Ergebnisse gehen in die Note ein. Dieses ist ein Wahlpflichtmodul und kann von Studierenden in unserem Masterstudiengang CAE belegt werden.