Leichtbau und Konstruktion
Lehrveranstaltung der TU Dresden Studiengang Maschinenbau AKM -> Dies sind keine offiziellen Fragen! Die Fragen habe ich mir während meiner Prüfungsvorbereitung aus den Vorlesungsmitschriften generiert
Lehrveranstaltung der TU Dresden Studiengang Maschinenbau AKM -> Dies sind keine offiziellen Fragen! Die Fragen habe ich mir während meiner Prüfungsvorbereitung aus den Vorlesungsmitschriften generiert
Kartei Details
| Karten | 29 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Technik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 26.07.2015 / 16.01.2018 |
| Weblink |
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1.) Warum Leichtbau in der Landwirtschaft?
- hohes Gewicht = hohe Energiekosten, hohe Emissionen
- starke Bodenverdichtung führt zu geringeren Erträgen
- Achslast ist gesetzlich auf 11,5t beschränkt (StVO)
2.) Nenne Lösungsmöglichkeiten / Lösungsansätze im Leichtbau.
- Materialleichtbau
- klassische Leichtbauwerkstoffe
- Aluminium
- Magnesium
- Titan
- Kunststoffe / Composites
- Leichtbau-"Stahl"
- hoch- und höchstfeste Stähle
- presshärtbare Stähle
- Materialsubstitution
- Alternative Werkstoffe
- Hybridtechnologie Metall - Kunststoff
- klassische Leichtbauwerkstoffe
- Strukturleichtbau
- belastungsgerechte Materialverteilung
- strukturierte Bleche
- Sandwich-Halbzeuge
- Metallschäume
- belastungsgerechte Materialverteilung
- Funktionsintegration
- reduzierte Bauteilanzahl
- reduzierter Fügeaufwand
- neue / andere Fertigungstechniken
3.) Nenne Vor- und Nachteile von Faserverbundwerkstoffen im Vergleich zu herkömmlichen Stählen.
Vorteile
- geringere Dichte
- hohe spez. Festigkeit / Steifigkeit
- komplexe Formenvielfalt möglich
- Integralbauweise möglich
- gutes Dämpfungsverhalten
Nachteile
- aufwändige Fertigungsverfahren
- anisotropes Werkstoffverhalten
- Qualitätssicherung problematisch
- sprödes Werkstoffverhalten
- Heiß-feucht-Bedingungen schwierig
4.) Nenne Randbedingungen im Landmaschinenbau.
- Strake Witterungsbelastung durch Feldarbeit z.B. Staub, Pflanzensäfte
- Entflammbarkeit von organischen Stoffen
- Kontakt mit aggressiven Medien (z.B.: Düngemittel, Gülle)
- Selbstständige Wartungsarbeiten des Fahrzeughalters
- Biologische Einflüsse wie Schimmelpilze, Insekten und Nagetiere
- Direkte Sonneneinstrahlung sowie hohe Temperaturen
5.) Nenne Grundsätze zur Bauteilentwicklung im Landmaschinenbau.
- Gewährleistung der mechanischen und thermischen Belastbarkeit
- Ökonomische Fertigung bei akzeptablen Materialkosten
- Widerstandsfähigkeit gegen äußere Einflüsse an der Oberfläche, d.h. Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit
6.) Nenne Arten von Faserverbunden.
- Glasfaserverstärkte Kunststoffe GFK
- Kohlefaserverstärkte Kunststoffe CFK
- Aramidfaserverstärkte Kunststoffe AFK
7.) Erläutere die Schritte welche nötig zur Entwicklung eines Serienproduktes sind.
8.) In welche Punkte sollte eine wissenschaftliche Arbeit gegliedert sein?
1. Einleitung
2. Stand von Wissenschaft und Technik
3. Präzisierung der Aufgabenstellung
4. \
5. ... Bearbeitung ( theoretische Grundlagen, Experimentelle Untersuchungen,
... / Variantenvergleiche, Ergebnisse, Konstruktionen usw..)
(7.) Schlussfolgerungen, Anmerkungen, Ausblick
(8.) Zusammenfassung
9.) Nenne die Bereich in die eine Funktionsstruktur aufgeteilt werden kann.
Stoffbereich
Energiebereich
Informationsbereich
10.) Worin liegen die Unterschiede eines Systems in der realen Welt und dessen Simulation in der virtuellen Welt?
Reale Welt
- dichte Mehrphasenströmung
- große Systeme, viele Partikel
- nicht kuglige Partikel
- hohe Streuung biogener Partikel
- komplexe Krafteinwirkungen
- zahlreiche Einflussfaktoren
Virtuelle Welt
- begrenzte Rechenkapazitäten
- Systemvereinfachung
- Werkzeugvielfalt
- Identifikation der beteiligten Wirkmechanismen
- Modellierung
- Schnittstellendefinition
11.) Erläutere die strategische Vorgehensweise zur Simulation von Bauteilen oder Prozessen.
- Prozesscharakterisierung
- Werkzeugauswahl
- Modellabstraktion
- Evaluierung des Modells
- Voruntersuchung für Ausgangsbasis (Zentral-Modell)
- Sensitivitätsanalyse (CCD)
- Validierung anhand experimenteller Untersuchungen
- Optimierung
- Erwiterung des Modells
12.) Welche Möglichkeiten der Beanspruchungsermittlung gibt es?
- rechnerische Beanspruchungsermittlung
- experimentelle Beanspruchungsermittlung
- Dehnmessstreifen
13.) Nenne verschiedene Möglichkeiten für Festigkeitsnachweise.
- rechnerisch
- statisch
- mit Nennspannungen
- mit örtlichen Spannungen
- dynamisch -> Ermüdungsfestigkeit
- mit Nennspannungen
- mit örtlichen Spannungen
- Nachweiskonzepte:
- Nennspannungskonzept
- Örtliches Konzept
- Strukturspannungskonzept
- Kerbspannungskonzept
- Rissfortschrittskonzept
- statisch
- experimentell
- statisch
- mit Nennspannungen
- mit örtlichen Spannungen
- dynamisch -> Ermüdungsfestigkeit
- mit Nennspannungen
- mit örtlichen Spannungen
- Versuche
- Wöhlerversuch
- Blockprogramm-Versuch
- Zufallslasten-Versuche
- (spezielle Versuchstechniken)
- statisch
14.) Nenne Beanspruchungsarten.
- schwellend
- wechselnd
- ruhend
15.) Was ist unter Leichtbau zuverstehen und was sind Ziele von Leichtbau?
Leichtbau = Lehre vom Gestalten von Bauteilen in der Weise, dass sie bei Enhaltung der Anforderungen möglichst leicht sind
Ziel:
- minimales Gewicht bei hoher Belastbarkeit
- Minimierung der Hersteller- und Anwenderkosten
- Optimierung des Erzeugnisses
16.) Wie ist die Leichtbaukennzahl definiert?
LBK = FG / FE
FG = Gesamtlast, die eine Konstruktion aufnehmen kann
FE = Eigenlast der unbelasteten Konstruktion
Je größer die LBK, umso geeigneter ist der gewählte Werkstoff bei dem gewählten Belastungsfall.
17.) Wie lauten die 7 (8) Gestaltungsregeln (nach Klein) ?
- möglichst direkte Krafteinleitung und Kraftausgleich
- Symmetrische Konstruktionen bevorzugen
- Geschlossene Profile gegenüber offenen bevorzugen
- evtl.segmentieren
- Realisierung eines möglichst großen Flächenträgheits- und Widerstandsmomentes
- Profilformfaktor maximieren
- Material aus der Mitte nach außen verschieben
- Problem: Hohlquerschnitte sind zwar leichter, haben aber oft auch größere Abmessungen
- Feingliederung von Strukturen
- Verrippung oder Untergurte bei Flächentragwerken
- Versteifung von Platten
- Nutzung der natürlichen Stützwirkung durch Krümmung
- Gezielte Versteifung von Konstruktionen in den Hauptbelastungsrichtungen (Sicken)
- Bevorzugung des Integralen Prinzips
- Absolute Ausschöpfung der Konstruktion
- ( Erreichung einer vorgegebenen Nutzungs- und Lebensdauer )
18.) Was versteht man unter Verifikation?
Überprüfung, ob die Funktion (Pflichtenheft) die spezifizierten Anforderungen erfüllt.
19.) Was versteht man unter Validierung?
Bestätigung, dass die Spezifikation (Lastenheft) passend zu den Anforderungen des Kunden ist.
20.) Nenne verschiedene virtuelle Werkzeuge welche zur Modellbildung und Simulation im Landmaschinenbau zum Einsatz kommen.
- MKS
- FEM
- CFD -> Strömungssimulation
- DEM -> Discrete Element Modeling
- Matlab/Simulink
21.) Was wird und kann im Landmaschinenbau mittels virtuellen Werkzeugen simuliert und analysiert werden?
- Simulation von Prozessen
- Simulation von Antrieben
- Entwurf von Reglersystemen
- Analyse von Strukturen und Komponenten
- ...
22.) Was sind Vor- und Nachteile der CFD Simulation gegenüber von Experimenten?
Vorteile
- ...können Mehrphasenströmungen berechnen und Partikelbewegungen darstellen
- ...liefern alle Strömungsgrößen an einer bestimmten Stelle gleichzeitig
- ...können Größen in Raum und Zeit sehr hoch auflösen
- ...können auf Knopfdruck des Strömungsfeld visualisieren
- ...können Schwachstellen an Protozypen frühzeitig erkennen lassen
Nachteile
- ...benötigen je nach Komplexität hohe Rechenzeiten
23.) Was sind Vor- und Nachteile von Experimenten gegenüber CFD Simulation?
Vorteile
- schließen sämtliche physikalische Phänomen ein
Nachteile
- sind problematisch bei Beladung der strömenden Medien mit PartikelnzB Staub durch empfindliche Strömungsmesstechnik
- liefern nur einen Messwert an einer bestimmten Stelle
- sind begrenzt in der Auflösung der Größen in Raum und Zeit
- erfordern hohen Aufwand für die Visualisierung bei vielen Messwerten
24.) Was sind Vorteile von Metallschäumen?
Vorteile
- biegesteif
- schwingungsdämpfend
- hitzebeständig
- leicht
- energieabsorbierend
- strahlungsabschirmend
- durchlässig
25.) Wofür können Metallschäume angewendet werden?
- geringes Gewicht
- Strukturaussteifung
- Abstandshalter
- bewegte Teile
- dämpfend
- Umwndlung von Schwingungsenergie
- energieabsorbierend
- Crash-Energieabsorber
- fügend
- metallischer, hochtemperaturbeständiger "Kleber"
- Designelemente
26.) Nenne die 6 Phasen Im Produktentwicklungsprozess.
EPDP = Enterprise Product Delivery Process
- Project Opportunity = Möglichkeiten / Chancen / Nachfragen
- Stratigic Business Plan
- Project Definition
- Project Development = Entwicklung
- Project Demonstration
- Project Implementation = Umsetzung
- Continuous Improvement = Ständige Verbesserung
27.) Definiere Qualität.
Qualität ist die Fähigkeit ein Produkt kontinuierlich und konstant in gleichbleibender, gewünschter Ausprägung so zu produzieren, dass die Kundenerwartungen während der gesamten Lebensdauer erfüllt werden.
28.) Wie produziert man Qualitätsprodukte?
- fertigungs- und montagefreundlich konstruieren und
- konstruierte Teile und Baugruppen den Prozessen folgend in die Fertigung einführen
- Ausführung der Herstellprozesse gemäß den Vorgaben und Prozessen
- effektiver Support des Produktes während des Betriebes beim Kunden
- Rückführung der gelernten Kundenerfahrungen in die Entwicklung
29.) Nenne verschiedene Herstellungsverfahren für Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen.
- Handlaminieren / Faserspritzverfahren
- Presstechnik - SMC
- Injektionsverfahren
- Vakuuminjektion
- RTM
- Strangziehverfahren
- Wickeltechnik
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