Finite Elemente für Ingenieure

Ergänzend zu den Vorlesungen und Übungen in FEM biete ich ein Praktikum zur Einführung in FEM-Programme (ANSYS) für Studierende und Doktoranden an, das mein Mitarbeiter, Herr Dipl.-Ing. U. NAVRATH, im CIP-Pool des Instituts für Werkstoffkunde der RWTH Aachen durchführt. Jedem Teilnehmer steht ein PC zur Verfügung, so dass ein intensives Einarbeiten in FEM-Programme möglich ist (?Vorwort zur Erstauflage). Aufgrund der großen Nachfrage muss dieses Praktikum mehrmals wöchentlich durchgeführt werden. Zur Lösung einiger Übungsaufgaben und zur Herleitung einiger Formeln wird die Software MAPLE V in ihrer neuesten Version, Release 8, verwendet. MAPLE ist ein "mathematisches Formelmanipulations-Programm", mit dem interaktiv gearbeitet werden kann (? Vorwort zur ersten Auflage). Die im Textteil und in den Übungen entwickelten Computerprogramme sind auf der beigefügten CD-ROM als MAPLE Worksheet und als MAPLE Text - speichert, die der Anwender für seine Belange mit entsprechenden Änderungen und speziellen Daten einsetzen kann. Programme, die nicht eindeutig über eine Übungsnummer zu identifizieren sind, wurden mit einem Hinweis auf den Dateinamen, z.B. 7.5-3.mws v- sehen. Die neueste MAPLE-Version, Release 8, ist lauffähig unter Windows, UNIX und Linux. Weitere Informationen zum MAPLE Programm sowie eine Demoversion sind im Internet unter http://www.maplesoft.com oder http://www.scientific.de zu f- den. Allen Lesern und Rezensenten, die meine Erstauflage kritisch durchforstet - ben, möchte ich für einige Anregungen und Verbesserungsvorschläge danken.

Nach einer Einführung in werkstoffkundliche Gesichtspunkte und experimentelle Befunde stellt der Autor die wichtigsten Grundlagen der Kontinuumsmechanik (Kinematik,Statik,Dynamik) dar. Im Vordergrund steht dabei die Theorie endlicher Verzerrungen. Im Hinblick auf den zunehmenden Einsatz moderner Werkstoffe, die sich nicht linearelastisch und nicht isotrop verhalten oder bei denen große Verformungen auftreten, sind Tensorfunktionen von grundlegender Bedeutung für die Kontinuumsmechanik. Ausführlich behandelt der Autor das elastische und inelastische Verhalten isotroper u. aniso -troper Stoffe (Festkörper und Fluide) unter Einbeziehung geometrischer und physikalischer Nichtlinearitäten. Die Neuauflage stellt eine wesentliche Erweiterung der ursprünglichen Fassung dar, die sich auf eine Einteilung der Kontinuumsmechanik in Elasto-, Plasto- und Kriechmechanik beschränkte, und enthält zahlreiche Übungsaufgaben und vollständig ausgearbeitete Lösungen mit ausf. Erläuterungen.

Systematisch und fundiert führt das zweibändige Lehrbuch in die Finite-Element-Methoden für die Kontinuumsmechanik ein. Damit geht es weit über das traditionelle Anwendungsgebiet innerhalb der Strukturmechanik hinaus. Es zeigt auf, wie analytisch nicht oder nur unbefriedigend behandelbare Probleme innerhalb der Elasto-, Plasto- und Kriechmechanik, der Fluidmechanik, der Wärmeübertragung usw. numerisch gelöst werden können. Angesprochen sind Studierende fast aller ingenieurwissenschaftlicher Fächer. Jeder Band enthält eine Vielzahl von Übungsaufgaben mit vollständig ausgearbeiteten und diskutierten Lösungen. Im ersten Band gibt der Autor einen leicht verständlichen Einstieg in das Fachgebiet.

als Kontinuum aufgefaBt werden, d. h.

The simplest way to formulate the basic equations of continuum mech- ics and the constitutive or evolutional equations of various materials is to restrict ourselves to rectangular cartesian coordinates. However, solving p- ticular problems, for instance in Chapter 5, it may be preferable to work in terms of more suitable coordinate systems and their associated bases. The- fore, Chapter 2 is also concerned with the standard techniques of tensor an- ysis in general coordinate systems. Creep mechanics is a part of continuum mechanics, like elasticity or pl- ticity. Therefore, some basic equations of continuum mechanics are put - gether in Chapter 3. These equations can apply equally to all materials and they are insuf?cient to describe the mechanical behavior of any particular material. Thus, we need additional equations characterizing the individual material and its reaction under creep condition according to Chapter 4, which is subdivided into three parts: the primary, the secondary, and the tertiary creep behavior of isotropic and anisotropic materials. The creep behavior of a thick-walled tube subjected to internal pressure is discussed in Chapter 5. The tube is partly plastic and partly elastic at time zero. The investigation is based upon the usual assumptions of incompre- ibility and zero axial creep. The creep deformations are considered to be of such magnitude that the use of ?nite-strain theory is necessary. The inner and outer radius, the stress distributions as functions of time, and the cre- failure time are calculated.