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Lernmaterialien für Leichtbau an der Fachhochschule Aachen

Greife auf kostenlose Karteikarten, Zusammenfassungen, Übungsaufgaben und Altklausuren für deinen Leichtbau Kurs an der Fachhochschule Aachen zu.

TESTE DEIN WISSEN
Beispiel Baumdesign
Wind
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TESTE DEIN WISSEN
- Innere Belastungen werden durch Oberflächenwachstum ausgeglichen, bis eine gleichmäßige Spannungsverteilung vorliegt
- Bei geringer Belastung bildet sich ein exakter Kreisquerschnitt aus
- Bei stark einseitiger Belastung passt sich der Baum durch ausgerichtetes Widerstandsmoment dem an. (Oval und Mittelpunkt der Ringe wandert zu belasteten Seite)
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Beispiel Baumdesign
Innere Belastung
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TESTE DEIN WISSEN
Bei ausgeprägter innerer Belastung, z.B. durch mehrere ausladende Kronen, besteht die Tendenz eine Fachwerkstruktur durch Astverschweißung zu bilden.
Hohes Widerstandsmoment über den Querschnitt bei möglichst minimalem Eigengewicht 
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TESTE DEIN WISSEN
Die Säulen des Leichtbaus und Handlungsrichtlinien
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1. Konstruktion + Bauweise
2. Berechnung + Auslegung
3. Alternative Werkstoffe
4. Erprobung

Handlungsrichtlinien:
- Wie kann etwas konstruktiv ausgeführt werden?
- Welcher Werkstoff ist dafür geeignet?
- Wann tritt etwas Unerwünschtes ein?
- Warum ergeben sich Abweichungen zur Vorhersage?
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TESTE DEIN WISSEN
Bewertung unterschiedlicher Konstruktionen
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TESTE DEIN WISSEN
- Gerade Stabwerke: Seile, Zug- / Druckstäbe und Fachwerke (leichtbaugünstig); biege- und torsionsbelastete Balken und Rahmen (ungünstig bei Vollquerschnitt)
- Gekrümmte Stabwerke: Seile, Zug- / Druckbögen und Netze (lecihtbaugünstig); biege- und torsionsbelastete Bögen, Spante und Feder (ungünstig bei Vollquerschnitt)
- Ebene Flächenwerke: Scheiben in Faltwerken, Sandwich und Kastenträger (günstig); Plattenbiegung und -torsion (ungünstig bei Vollquerschnitt)
- Gekrümmte Flächenwerke: Membranschale und -behälter (günstig); Biegeschalen bei nicht idealer Form oder konzentrierte Belastung (ungünstig)
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Die 8 Regeln des konstruktiven Prinzipes des Leichtbaus. 
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1. Möglichst direkte Krafteinleitung und Kraftausgleich
2. Realisierung eines möglichst großen Flächenträgheits- bzw. Widerstandsmomentes
3. Realisierung einer Feingliederung von Strukturen
4. Nutzung der natürlichen Stützwirkung durch Krümmung
5. Gezielte Versteufung von Konstruktionen in den Hauptbelastungsrichtungen
6. Bevorzugung der Bauteilintegration
7. Absolute Ausschöpfung einer Konstruktion
8. Erreichung einer vorgegebenen Nutzungsdauer
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TESTE DEIN WISSEN
1. Regel: Möglichst direkte Krafteinleitung und Kraftausgleich
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TESTE DEIN WISSEN
- direkte Einleitung der Kraft in die Hauptstruktur
- keine Umleitung von Kräften
- möglichst großflächige Einleitung von Kräften
- möglichst direkte Unterstützung von Kräften
- offene Strukturen sollten möglichst geschlossen werden
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2. Regel: Realisierung eines möglichst großen Flächenträgheits- bzw. Widerstandsmomentes
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TESTE DEIN WISSEN
Einsatz von dünnwandigen Profilen (Flanschen) mit leichtem Stützkern bzw. dünnwandigen Steg bei großem Profilformfaktor f
Bei Biegung (Knickung) und Torsion maßgebend: Profilformfaktor fp= I / A^2 = i^2 / A
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3. Regel: Realisierung einer Feingliederung von Strukturen
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Versteufung einer Platte durch dünnwandige Stützquerschnitte (Rippen, Untergurte oder spezielle Bauweisen, wie z.B. Gitter-, Noppen- oder Höckerbleche 
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4. Regel: Nutzung der natürlichen  Stützwirkung durch Krümmung
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Erhöhung der Tragfähigkeit und der Biege-, Knick- und Beulsteifigkeit durch vorgekrümmte Bauteile (Erhöhung Flächenträgheitsmoment, Ausnutzung von Membrankräften) 

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6. Regel: Bevorzugung der Bauteilintegration
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Zusammenfassen von Einzelteilen zu Bauteilen aus einem Stück (Vermeidung von Verbeidungsaufwand)


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7. Regel: Absolute Ausschöpfung einer Konstruktion
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Voraussetzung hierfür sind:
  •  Reduktion von  Angstzuschlägen und überhöhten Sicherheiten
  • Genaue Kenntnis der wirkenden Lasten und der Randbedingungen
  • Einsatz hochwertiger Werkstoffe und qualifizierte Fertigungsverfahren
  • Verwendung genauer  Berechnungsmethoden(FEM, MKS) optimierte Geometrie (Kerben, Kraftfluss)
  • Gezielte Vorversuche und Qualifikationstests zur Validierung der Verfahren
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Bionik
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Bionik = Biologie + Technik
Biologie: Ideengeber
Technik: Realisierung auf der Basis vorhandener Technologien

Vorteile:
- Geschlossene Kreisläufe mit Nutzung von Abfällen
- Minimierung der erforderlichen Energie
- Erneuerung von Teilen bei unveränderter Grundstruktur
- Geringe Anzahl von Grundelementen mit hoher Zuverlässigkeit
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  • 61946 Karteikarten
  • 1811 Studierende
  • 85 Lernmaterialien

Beispielhafte Karteikarten für deinen Leichtbau Kurs an der Fachhochschule Aachen - von Kommilitonen auf StudySmarter erstellt!

Q:
Beispiel Baumdesign
Wind
A:
- Innere Belastungen werden durch Oberflächenwachstum ausgeglichen, bis eine gleichmäßige Spannungsverteilung vorliegt
- Bei geringer Belastung bildet sich ein exakter Kreisquerschnitt aus
- Bei stark einseitiger Belastung passt sich der Baum durch ausgerichtetes Widerstandsmoment dem an. (Oval und Mittelpunkt der Ringe wandert zu belasteten Seite)
Q:
Beispiel Baumdesign
Innere Belastung
A:
Bei ausgeprägter innerer Belastung, z.B. durch mehrere ausladende Kronen, besteht die Tendenz eine Fachwerkstruktur durch Astverschweißung zu bilden.
Hohes Widerstandsmoment über den Querschnitt bei möglichst minimalem Eigengewicht 
Q:
Die Säulen des Leichtbaus und Handlungsrichtlinien
A:
1. Konstruktion + Bauweise
2. Berechnung + Auslegung
3. Alternative Werkstoffe
4. Erprobung

Handlungsrichtlinien:
- Wie kann etwas konstruktiv ausgeführt werden?
- Welcher Werkstoff ist dafür geeignet?
- Wann tritt etwas Unerwünschtes ein?
- Warum ergeben sich Abweichungen zur Vorhersage?
Q:
Bewertung unterschiedlicher Konstruktionen
A:
- Gerade Stabwerke: Seile, Zug- / Druckstäbe und Fachwerke (leichtbaugünstig); biege- und torsionsbelastete Balken und Rahmen (ungünstig bei Vollquerschnitt)
- Gekrümmte Stabwerke: Seile, Zug- / Druckbögen und Netze (lecihtbaugünstig); biege- und torsionsbelastete Bögen, Spante und Feder (ungünstig bei Vollquerschnitt)
- Ebene Flächenwerke: Scheiben in Faltwerken, Sandwich und Kastenträger (günstig); Plattenbiegung und -torsion (ungünstig bei Vollquerschnitt)
- Gekrümmte Flächenwerke: Membranschale und -behälter (günstig); Biegeschalen bei nicht idealer Form oder konzentrierte Belastung (ungünstig)
Q:
Die 8 Regeln des konstruktiven Prinzipes des Leichtbaus. 
A:
1. Möglichst direkte Krafteinleitung und Kraftausgleich
2. Realisierung eines möglichst großen Flächenträgheits- bzw. Widerstandsmomentes
3. Realisierung einer Feingliederung von Strukturen
4. Nutzung der natürlichen Stützwirkung durch Krümmung
5. Gezielte Versteufung von Konstruktionen in den Hauptbelastungsrichtungen
6. Bevorzugung der Bauteilintegration
7. Absolute Ausschöpfung einer Konstruktion
8. Erreichung einer vorgegebenen Nutzungsdauer
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Q:
1. Regel: Möglichst direkte Krafteinleitung und Kraftausgleich
A:
- direkte Einleitung der Kraft in die Hauptstruktur
- keine Umleitung von Kräften
- möglichst großflächige Einleitung von Kräften
- möglichst direkte Unterstützung von Kräften
- offene Strukturen sollten möglichst geschlossen werden
Q:
2. Regel: Realisierung eines möglichst großen Flächenträgheits- bzw. Widerstandsmomentes
A:
Einsatz von dünnwandigen Profilen (Flanschen) mit leichtem Stützkern bzw. dünnwandigen Steg bei großem Profilformfaktor f
Bei Biegung (Knickung) und Torsion maßgebend: Profilformfaktor fp= I / A^2 = i^2 / A
Q:
3. Regel: Realisierung einer Feingliederung von Strukturen
A:
Versteufung einer Platte durch dünnwandige Stützquerschnitte (Rippen, Untergurte oder spezielle Bauweisen, wie z.B. Gitter-, Noppen- oder Höckerbleche 
Q:
4. Regel: Nutzung der natürlichen  Stützwirkung durch Krümmung
A:
Erhöhung der Tragfähigkeit und der Biege-, Knick- und Beulsteifigkeit durch vorgekrümmte Bauteile (Erhöhung Flächenträgheitsmoment, Ausnutzung von Membrankräften) 

Q:
6. Regel: Bevorzugung der Bauteilintegration
A:
Zusammenfassen von Einzelteilen zu Bauteilen aus einem Stück (Vermeidung von Verbeidungsaufwand)


Q:
7. Regel: Absolute Ausschöpfung einer Konstruktion
A:
Voraussetzung hierfür sind:
  •  Reduktion von  Angstzuschlägen und überhöhten Sicherheiten
  • Genaue Kenntnis der wirkenden Lasten und der Randbedingungen
  • Einsatz hochwertiger Werkstoffe und qualifizierte Fertigungsverfahren
  • Verwendung genauer  Berechnungsmethoden(FEM, MKS) optimierte Geometrie (Kerben, Kraftfluss)
  • Gezielte Vorversuche und Qualifikationstests zur Validierung der Verfahren
Q:
Bionik
A:
Bionik = Biologie + Technik
Biologie: Ideengeber
Technik: Realisierung auf der Basis vorhandener Technologien

Vorteile:
- Geschlossene Kreisläufe mit Nutzung von Abfällen
- Minimierung der erforderlichen Energie
- Erneuerung von Teilen bei unveränderter Grundstruktur
- Geringe Anzahl von Grundelementen mit hoher Zuverlässigkeit
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