Strukturmechanik

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Die Strukturmechanik ist die Berechnung von Verformungen, Kräften und inneren Spannungen in Festkörpern, entweder für die Planung neuer oder die Nachrechnung bestehender mechanischer Strukturen. Sie befasst sich mit der Festigkeitsberechnung von Bauteilen, Werkstoff-Formteilen, Bauteilgruppen, usw., die aus festen Materialien wie Stahl, Aluminium, sonstigem Metall, Kunststoff, Gummi, Verbundwerkstoff, Beton, Holz, Glas oder anderen bestehen.

Die Strukturmechanik ist eine Disziplin der Technik, in der mechanische Festkörpermodellierungen erstellt werden, deren zu untersuchende Festkörper-Bauteile in finite Substrukturen unterteilt und mit von außen angreifenden mechanischen oder thermischen Belastungen (unter Anwendung des Freischneideprinzips im Falle vektorwertiger und gerichteter Größen) beaufschlagt werden. In der Regel entsprechen dabei die Konturen der finiten Einzelelemente der Substrukturen elementaren geometrischen Formen. Die Grenzflächen der Einzelelemente der finiten Substrukturen können dann dazu benutzt werden, um Größen und Zustände senkrecht, tangential oder in einem Winkel zu diesen Grenzen im Inneren der Festkörper-Bauteile genauer zu berechnen und somit Aufschlüsse über Gegebenheiten im Bauteilinneren zu gewinnen. Die Strukturmechanik ist ein interdisziplinäres ingenieurwissenschaftliches Fachgebiet, welches Anwendungen im Maschinenbau (und darin insbesondere im Fahrzeugbau, aber auch in vielen anderen Zweigdisziplinen), im Bauwesen (und darin insbesondere im Stahlbau), in der Luft- und Raumfahrttechnik sowie in der Wehrtechnik besitzt.

Strukturmechanisches Modell eines Kraftfahrzeugs (Porsche 911, ältere Baureihe)

Sie beschäftigt sich mit der Berechnung, Dimensionierung und Bemessung dieser Bauteile und Strukturen bei statischer und dynamischer mechanischer sowie auch thermischer Belastung. Weiter gehören dazu: Spannungs- und Verformungsanalysen, Bruchmechanik, Versagensmechanismen, Schwingungseigenschaften, Kontakt- und Reibungsprobleme, usw.

Ein heute oft benutztes Mittel und Werkzeug für Berechnungen in der Strukturmechanik ist die Finite-Elemente-Methode. Die damit erstellbaren Finite-Elemente-Festkörpermodelle können dabei über den rein numerisch resultierenden Aussagegehalt hinaus mit farbgebenden Datenvisualisierungsalgorithmen zu dreidimensionalen Farbmodellen verarbeitet werden. Letzteres gilt, sofern die Software für die Modellierung eigens programmiert und implementiert wird. Eine Anzahl an Finite-Elemente-Software-Fertigpaketen enthalten das Feature der farbgebenden Visualisierung bereits mit im Paketumfang.

Gegensätze, aber auch Ergänzung zur Strukturmechanik sind Strömungslehre (Fluidmechanik), Akustik, Thermodynamik, Piezoelektrizität, Elektromagnetismus, Temperaturfelder, usw.

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]