1 Einführung.- 1.1 Fragen und Erwartungen an eine Konstruktionslehre.- 1.2 Das Problemfeld der Leichtbaukonstruktion.- 1.3 Zum Inhalt des Buches.- 2 Strukturentwurf.- 2.1 Zielmodell und Entscheidungsparameter.- 2.1.1 Kostenmodell.- 2.1.1.1 Kenngrößen des Entwurfs, Variationsebenen.- 2.1.1.2 Flächen-, Volumen- und Gewichtsfunktionen.- 2.1.1.3 Ansatz für ein Kostenmodell, Einfluß des Gewichtes.- 2.1.1.4 Gewichts-und Kostenmodell eines Fachwerks.- 2.1.1.5 Werkstoff- und Topologieentscheidung am Beispiel Fachwerk.- 2.1.2 Vergrößerungsfaktor der Zusatzgewichte.- 2.1.2.1 Eigenbelastete Strukturen, Gesamtgewicht über Nutzlast.- 2.1.2.2 Definition und Bestimmung des Vergrößerungsfaktors.- 2.1.2.3 Vergrößerungsfaktoren mehrstufiger Systeme.- 2.1.2.4 Der Vergrößerungsfaktor als Entscheidungsparameter.- 2.2 Beispiel Tragflügelstruktur Bauteilfunktionen.- 2.2.1 Resultierende Schnittlasten am schlanken Tragflügel.- 2.2.1.1 Lastvielfaches und Sicherheitsfaktor.- 2.2.1.2 Verteilung der Luft-und Massenkräfte am Tragflügel.- 2.2.1.3 Bestimmung der resultierenden Schnittlasten.- 2.2.2 Strukturkonzept des Biegetorsionsträgers.- 2.2.2.1 Elementare Kraftflüsse im Kastenquerschnitt.- 2.2.2.2 Wahl der Bauweise, Vordimensionierung der Kastenwände.- 2.2.2.3 Strukturkennwerte als Ähnlichkeitskennzahlen.- 2.2.3 Spezielle Funktionen einzelner Bauteile.- 2.2.3.1 Tragende Funktionen, Kraftwege im Explosionsbild.- 2.2.3.2 Funktionen der Kräfteeinteilung und der Kräfteumleitung.- 2.2.3.3 Stützende und stabilisierende Funktionen.- 3 Werkstoffe und Bauweisen.- 3.1 Metallische Werkstoffe.- 3.1.1 Spannungs-Dehnungs-Verhalten.- 3.1.1.1 Charakteristisches Werkstoffverhalten im Zugversuch.- 3.1.1.2 Elastisch-plastisches Verhalten von Aluminiumlegierungen.- 3.1.1.3 Elastisch-plastisches Verhalten anderer Metalle.- 3.1.1.4 Verhalten bei zweiachsiger Beanspruchung.- 3.1.2 Einflüsse der Plastizität auf das Bauteilverhalten.- 3.1.2.1 Plastische Biegung, bleibende Krümmung und Restspannungen.- 3.1.2.2 Plastischer Abbau von Kerbspannungsspitzen.- 3.1.2.3 Einfluß der Plastizität auf Knicken und Beulen.- 3.1.2.4 Plastische Arbeitsaufnahme bei Knautschelementen.- 3.1.3 Verhalten bei dynamischer und bei thermischer Beanspruchung.- 3.1.3.1 Wechsel-und Schwellfestigkeit über der Lastspielzahl.- 3.1.3.2 Statische und dynamische Warmfestigkeit.- 3.2 Verbundbauweisen.- 3.2.1 Faserkunststoffverbunde.- 3.2.1.1 Mechanische Eigenschaften der Fasern und der Matrix.- 3.2.1.2 Unidirektionale Faserlaminate.- 3.2.1.3 Steifigkeiten und Festigkeiten einiger Schichtlaminate.- 3.2.1.4 Viskoelastizität der Faserkunststoffe.- 3.2.1.5 Herstellung von Fasern und Faserlaminaten.- 3.2.2 Hybridbauweisen.- 3.2.2.1 Aufbau von Hybridlaminaten und Hybridverbunden.- 3.2.2.2 Tragverhalten unidirektionaler Hybridverbunde.- 3.2.2.3 Thermische Eigenspannungen und Verformungen.- 3.2.3 Sandwichbauweise.- 3.2.3.1 Aufbau und Herstellung des Sandwichverbundes.- 3.2.3.2 Besondere Festigkeits- und Konstruktionsprobleme.- 3.2.3.3 Vergleichende Beurteilung der Sandwichbauweise.- 3.3 Gewichtsbezogene Bewertungen.- 3.3.1 Gewichtsbezogene Materialkenngrößen.- 3.3.1.1 Festigkeiten.- 3.3.1.2 Steifigkeiten.- 3.3.1.3 Arbeitsaufnahme.- 3.3.2 Bewertung schichtspezifisch differenzierter Verbünde.- 3.3.2.1 Steife und feste Sandwichverbunde.- 3.3.2.2 Hybrid-Schichtverbunde hoher elastischer Arbeitsfähigkeit.- 3.3.3 Einfluß von Lastverhältnis, Geometrie und Strukturkenn wert.- 3.3.3.1 Festigkeitswertung bei Druckbehältern.- 3.3.3.2 Steifigkeitswertung bei gekrümmten Platten.- 3.3.3.3 Steiflgkeits-und Festigkeitswertung als Strukturproblem.- 4 Bauteiloptimierung über den Strukturkennwert.- 4.1 Der Strukturkenn wert und seine Funktionen.- 4.1.1 Definition des Strukturkennwertes.- 4.1.1.1 Punktbelastete Tragwerke.- 4.1.1.2 Linienbelastete Tragwerke.- 4.1.1.3 Flächenbelastete Tragwerke.- 4.1.1.4 Volumenbelastete Tragwerke.- 4.1.2 Funktionen des Strukturkennwertes.- 4.1.2.1 Gewöhnliche Kenn Wertfunktionen in Potenzform.- 4.1.2.2 Logarithmische Darstellung der Zielfunktionen.- 4.1.2.3 Abweichungen von der Potenzform.- 4.1.2.4 Materialwertung über den Strukturkennwert.- 4.2 Auslegung für Festigkeit und Steifigkeit.- 4.2.1 Festigkeitsauslegung von Zugträgern mit Anschlußelementen III.- 4.2.1.1 Zugseil oder Zugstab mit Anschlußknoten.- 4.2.1.2 Zugmembran oder Zugscheibe mit Anschlußnaht.- 4.2.1.3 Materialbewertung für Zugelemente.- 4.2.2 Auslegung von Balken-Biegeträgern.- 4.2.2.1 Balken mit rechteckigem Vollquerschnitt.- 4.2.2.2 Balken mit I-oder Kastenquerschnitt.- 4.2.2.3 Balken mit einfachsymmetrischem T-Querschnitt.- 4.2.2.4 Vergleich der Profiltypen über den Strukturkennwert.- 4.2.3 Auslegung von Platten-Biegeträgern.- 4.2.3.1 Platte mit homogenem Vollquerschnitt 125?.- 4.2.3.2 Integralplattenprofil mit einseitigen Längsstegen.- 4.2.3.3 Sandwichplatte mit schubstarrem Kern.- 4.2.3.4 Sandwichplatte mit schubweichem Kern.- 4.2.3.5 Vergleich der Plattenbauweisen über den Kennwert.- 4.2.3.6 Vorteile des Trägers gleicher Festigkeit.- 4.3 Auslegung gegen Knicken und Beulen :. r.- 4.3.1 Auslegung von Druckstäben.- 4.3.1.1 Druckstab mit rundem oder rechteckigem Vollquerschnitt.- 4.3.1.2 Druckstab mit Hohlquerschnitt.- 4.3.1.3 Druckstab mit Füllquerschnitt.- 4.3.1.4 Druckstab mit I-Profil.- 4.3.1.5 Vergleich der Bauweisen über den Stabkennwert.- 4.3.1.6 Druckstab mit längs veränderlichem Radius.- 4.3.2 Auslegung längsgedrückter Plattenstäbe.- 4.3.2.1 Platte mit homogenem Vollquerschnitt.- 4.3.2.2 Sandwichplatte mit schubstarrem Kern.- 4.3.2.3 Sandwichplattenstab mit schubweichem Kern.- 4.3.2.4 Integralplattenprofil mit einfachen Längsstegen.- 4.3.2.5 Plattenprofil mit geflanschten Stegen oder Stringern.- 4.3.2.6 Vergleich der Bauweisen über den Plattenstabkennwert.- 4.3.3 Auslegung längsgedrückter Plattenstreifen.- 4.3.3.1 Überkritische Auslegung isotroper Hautstreifen.- 4.3.3.2 Orthotroper Sandwichstreifen mit schubweichem Kern.- 4.3.3.3 Orthotroper Plattenstreifen mit Längsstegen.- 4.3.3.4 Orthotroper Plattenstreifen mit Kreuzverrippung.- 4.3.3.5 Plattenstreifen mit äquidistanten Einzelrippen.- 4.3.3.6 Vergleich der Bauweisen über den Plattenstreifenkennwert.- 4.3.4 Auslegung axial gedrückter Kreiszylinderschalen.- 4.3.4.1 Axialbelastete, unversteifte Schale mit Innendruck.- 4.3.4.2 Axial gedrückte Zylinderschale in Sandwichbauweise.- 4.3.4.3 Axial gedrückte Zylinderschale mit Waffelverrippung.- 4.3.4.4 Längsgestringerte Schale mit äquidistanten Einzelspanten.- 4.3.4.5 Vergleich der Bauweisen über den Zylinderkennwert.- 4.3.4.6 Zylinderbauweisen für Druckstäbe.- 4.3.5 Auslegung ebener Schub wände.- 4.3.5.1 Isotrope Schub wand, homogen oder in Sandwichbau weise.- 4.3.5.2 Schubwand mit äquidistanten Einzelrippen.- 4.3.5.3 Überkritische Schubwand, Zugfeld mit Pfosten.- 4.3.5.4 Orthotrope Schubwand, Einfluß der Steifenorientierung.- 4.3.5.5 Symmetrische Fachwerkschubwand.- 4.3.5.6 Unsymmetrische Fachwerkschubwand.- 4.3.5.7 Vergleich der Bauweisen über den Schubwandkennwert.- 4.3.6 Längsgestringerte Platte unter Druck- und Schubbelastung.- 4.3.6.1 Längsgestringerte Platte aus isotropem Material.- 4.3.6.2 Längsgestringerte, optimierte CFK-Platte.- 4.3.6.3 Bauweisen vergleich.- 4.4 Einfluß des Eigengewichtes auf die Konstruktion.- 4.4.1 Eigenlasteinfluß bei Zug- oder Biegebeanspruchung.- 4.4.1.1 Zugkonstruktion unter Nutz-und Eigenlast.- 4.4.1.2 Homogene Biegeplatte unter Nutz- und Eigenlast.- 4.4.1.3 Kastenträger vorgegebener Höhe, Eigenlasteinfluß.- 4.4.2 Einfluß des Eigengewichtes bei Knicken und Beulen.- 4.4.2.1 Knicken senkrechter Masten bei Eigenlast.- 4.4.2.2 Beulen senkrechter Rohrschalen bei Eigenlast.- 4.4.2.3 Versagen horizontaler Kastenträger bei Eigenlast.- 4.5 Optimierung im vielfach begrenzten Entwurfsraum.- 4.5.1 Tragwerke für Einzellastfall (single-purpose).- 4.5.1.1 Hohlstab unter Längsdruck.- 4.5.1.2 Füllstab unter Längsdruck.- 4.5.1.3 Sandwichplatte unter Querlastbiegung.- 4.5.1.4 Sandwichplatte unter Längsdruck.- 4.5.1.5 Längsversteifte Platte unte
