Dieses Lehrbuch behandelt schwingungsfähige Systeme und beschreibt Analyseverfahren sowie Algorithmen zur Aufstellung von Bewegungsdifferenzialgleichungen allgemeiner linearer Mehrkörpersysteme.

Zunächst werden diskrete schwingungsfähige Systeme von wenigen Freiheitsgraden bis hin zu komplexen Mehrkörpersystemen vorgestellt. Kontinuierliche Schwinger und numerische Verfahren zu ihrer Diskretisierung sind weitere Schwerpunkte des Buches. Berechnungsverfahren, wie FEM, Übertragungsmatrizen und die modale Behandlung, werden eingehend erläutert. In der Industrie gängige Substrukturtechniken sind mit zahlreichen Beispielen vertreten. Breiter als bisher werden stabilitätsgefährdete, selbsterregungsfähige Systeme beschrieben. Das Buch eignet sich sowohl als Lehrbuch für Hoch- und Fachhochschulen als auch zum Selbststudium für Ingenieure in Forschungseinrichtungen und in der Industrie.

Autorentext

Prof. Dr.-Ing. Robert Gasch studierte Maschinenbau in Darmstadt und promovierte bei Prof. Federn in Berlin. Nach seiner Habilitation arbeitete er bei der Kraftwerk Union (heute Siemens) und erhielt einen Ruf auf eine Professur für Konstruktionslehre am Institut für Luft-und Raumfahrt der TU Berlin. Fortan arbeitete er im Bereich Rotor- und Strukturdynamik. Seit Beginn der 80er Jahre forscht er auf dem Gebiet der Windenergie und lehrte hierzu bis 2001. Seitdem berät er Industriefirmen in Forschung und Entwicklung.

Prof. Dr.-Ing. Klaus Knothe studierte an den Technischen Hochschulen in München und Darmstadt Bauwesen und Mathematik und promovierte als Assistent für Mechanik und Konstruktionsberechnung an der TU Berlin bei Prof. Giencke. Bis 2002 lehrte und forschte er als Professor am Institut für Luft- und Raumfahrt der TU Berlin auf den Gebieten Konstruktionsberechnung, Finite Elemente und Schienenfahrzeugdynamik. Im Ruhestand befasst er sich mit technik- und regionalgeschichtlichen Themen.

Prof. Dr.-Ing. Robert Liebich studierte Luft- und Raumfahrttechnik an der TU Berlin und promovierte auf dem Gebiet der Rotordynamik bei Prof. Gasch. Er war danach in leitender Funktion im Entwicklungsbereich von Rolls-Royce Deutschland tätig. Seit 2007 ist er Professor für Konstruktion und Produktzuverlässigkeit an der TU Berlin. Er forscht und lehrt auf den Gebieten der beanspruchungsgerechten Konstruktion, Festigkeit und Lebensdauer sowie der Rotor- und Strukturdynamik insbesondere im Bereich der Luftlager.

Inhalt

Einleitung.- Teil I: Diskrete Systeme.- Das System von einem Freiheitsgrad.- Bewegungsdifferenzialgleichungen für Systeme von zwei oder mehr Freiheitsgraden.- Freie und erzwungene Schwingungen von Zwei- und Mehr-Freiheitsgradsystemen - Behandlung als gekoppeltes System.- Die modale Analyse bei ungedämpften Strukturen und Strukturen mit Proportionaldämpfung.- Die modale Analyse bei Systemen mit starker Dämpfung oder Neigung zur Selbsterregung.- Algorithmus zum formalisierten Aufstellen der Bewegungsdifferentialgleichungen von Mehrkörpersystemen.- Die Elementmatrizen von Rotoren, Gyrostaten, vorgespannten Federn und die Behandlung von Zwangsbedingungen.- Anmerkungen zur numerischen Lösung.- Teil II: Kontinua und ihre Diskretisierung.- Analytische Lösungen einfacher schwingender Kontinua.- Geschlossene Lösung einfacher schwingender Kontinua.- Das Verfahren der Übertragungsmatrizen.- Energieformulierungen als Grundlage für Näherungsverfahren.- Der Rayleigh-Quotient und das Ritz'sche Verfahren.- Die Methode der finiten Elemente.- Ausnutzung von Symmetrieeigenschaften.- Reduktion der Zahl der Freiheitsgrade.- Substrukturtechniken.- Bewegungsgleichungen von rotierenden elastischen Strukturen.- Stabilität von periodisch zeitvarianten Systemen - Parametererregung.- Symbolverzeichnis.- Sachverzeichnis.