Technische Schwingungslehre

Band 2: Lineare Schwingungen kontinuierlicher mechanischer Systeme
1. Auflage 1989
ISBN: 978-3-540-50869-4
Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buch, Deutsch, 338 Seiten, Format (B × H): 170 mm x 244 mm, Gewicht: 608 g

Dieser Band befaßt sich mit der Beschreibung und der mathematischen Behandlung der linearen Schwingungen kontinuierlicher mechanischer Systeme und entspricht dem Stoff von Vorlesungen, wie sie an Technischen Hochschulen und Universitäten für Studenten technischer Fachrichtungen, aber auch für Physiker, angewandte Mathematiker und Informatiker angeboten werden. Grundlegende Begriffe werden recht ausführlich für die eindimensionale Wellengleichung erläutert. Partielle Differentialgleichungen werden hergeleitet, das Eigenwertproblem wird formuliert und gelöst. Auch das Ritzsche und das Galerkinsche Verfahren, sowie der Rayleighsche Quotient werden besprochen, wobei außer den freien auch erzwungene Schwingungen behandelt werden. Diskutiert werden die d'Alembertsche Lösung der Wellengleichung, Reflexionen am festen und am freien Ende, Zwangserregung am Rande und der Energietransport. Bei den linearen Schwingungen elastischer Balken werden zusätzlich zum Eigenwertproblem die Ausbreitungsvorgänge betrachtet. Die Begriffe Phasen- und Gruppengeschwindigkeit werden eingeführt und die Dispersion wird behandelt. Die Wellengleichung in zwei und drei Dimensionen wird am Beispiel der Membran bzw. der Akustik diskutiert. Auch hier werden Reflexion, Brechung sowie Ausbreitungsvorgänge untersucht, wobei Kugel-, Zylinder- und Rohrwellen behandelt werden. Plattenschwingungen werden besprochen, einschließlich der Ausbreitung von Biegewellen in Platten, der Platten nichtkonstanter Dicke und der Schallabstrahlung von schwingenden Platten. Es wird ein Überblick über die Theorie der Rand- und Eigenwertprobleme der linearen Schwingungen mechanischer Kontinua gegeben. Diskretisierungsverfahren werden eingeführt und miteinander verglichen. Damit ist dann der Anschluß an Band 1 gegeben, in dem lineare diskrete mechanische Systeme behandelt wurden. Das Buch enthält Übungsaufgaben und Lösungshinweise; es ist daher sowohl als Leitfaden für Studenten, wie auch zumSelbststudium für den Ingenieur in der Praxis geeignet.

Zielgruppe

Graduate

Autoren/Hrsg.

Hagedorn, Peter

Weitere Mitwirkende

Kelkel, Klaus

Inhaltsverzeichnis

1 Saite, Dehn- und Torsionsstab: Die eindimensionale Wellengleichung.- 1.1 Elementare Herleitung der Bewegungsgleichungen für freie ungedämpfte Schwingungen von Saite und Stab.- 1.2 Das Eigenwertproblem: Eigenfrequenzen und Eigenschwingungs formen Die BERNOULLIsche Lösung.- 1.3 Variationsmethoden und Näherungsverfahren.- 1.4 Erzwungene ungedämpf te Schwingungen.- 1.5 Gedämpfte Schwingungen, verschiedene Dämpfungsarten.- 1.6 Die D’ALEMBERTsche Lösung der Wellengleichung.- 1.7 Die begrenzte Saite und der begrenzte Stab Reflexion am festen und am freien Ende.- 1.8 Zwangserregung am Rande.- 1.9 Probleme mit Randbedingungen in der Form gewöhnlicher Differentialgleichungen.- 1.10 Energie transport in der Wellengleichung.- 1.11 Aufgaben zu Kapitel 1.- Literatur zu Kapitel 1.- 2 Der Balken.- 2.1 Die Bewegungsgleichungen des EULER-BERNOULLI-Balkens.- 2.2 Freie ungedämpfte Schwingungen: Das Eigenwertproblem.- 2.3 Erzwungene Schwingungen: verschiedene Näherungsverfahren, Anwendungen.- 2.4 Der EinfluB der Normalkraft auf die Biegeschwingungen.- 2.5 Biegewellen und Dispersion beim EULER-BERNOULLI-Balken.- 2.6 Der TIMOSHENKO-Balken.- 2.7 Beispiele anderer dispersiver Wellenleiter vom hyperbolischen Typ.- 2.8 Energie transport bei Biegeschwingungen.- 2.9 Gedämpfte Balkenschwingungen.- 2.10 Aufgaben zu Kapitel 2.- Literatur zu Kapitel 2.- 3 Die Wellengleichung in zwei und drei Dimensionen.- 3.1 Schwingungen einer Membran.- 3.2 Die Wellengleichung in der Akustik.- 3.3 Aufgaben zu Kapitel 3.- Literatur zu Kapitel 3.- 4 Die Platte.- 4.1 Differentialgleichung und Randbedingungen.- 4.2 Schwingungen von Rechteckplatten.- 4.3 Schwingungen von Kreisplatten.- 4.4 Wellenausbreitung in Platten.- 4.5 Platten nichtkonstanter Dicke.- 4.6 Schallabstrahlung von schwingenden Platten.- 4.7Aufgaben zu Kapitel 4.- Literatur zu Kapitel 4.- 5 Rand- und Eigenwertprobleme bei Schwingungen.- 5.1 Selbstadjungierte Operatoren und Eigenwertprobleme (bei freien ungedämpften Schwingungen).- 5.2 Erzwungene Schwingungen und inhomogene Randwertprobleme.- 5.3 Einige Diskretisierungsverfahren für freie und erzwungene Schwingungen.- Literatur zu Kapitel 5.- Namens- und Sachverzeichnis.