Technische Analyse und Strukturmechanik von Objekten

1. Analyse von Objekten und F&E

F&E (Forschung und Entwicklung)

Ziele der Objektanalyse

Was ist zu analysieren?

• Die Größe des Objekts
• Wie es montiert oder gefertigt wurde
• Mögliche Alternativen finden
• Die Einzelteile benennen (Zerlegung)
• Verbindungsteile

2. Analysemethoden

Phase 1: Identifizierung

• Name
• Nutzen/Verwendungszweck

Phase 2: Anatomie

• Beschreibung der Struktur

Phase 3: Funktion

• Einzelteile
• Funktionsweise (Operation)
• Zusammenspiel (Gesamtfunktion)

Phase 4: Technische Daten

• Größe
• Gewicht
• Material
• Kosten
• Sicherheit

Phase 5: Historische Entwicklung

• Historischer Einfluss
• Historische Verbesserungen

3. Die Vermessung von Objekten

Messinstrumente und Genauigkeit

• Messschieber (Caliper)
• Maßband (Genauigkeit: 1 cm)
• Rollbandmaß (Flexometer) (Genauigkeit: 1 mm)
• Gliedermaßstab (Zollstock) (Genauigkeit: 0,5 cm)
• 1-Meter-Lineal (Studienlineal)
• Messschieber (Genauigkeit: 0,1 mm)
• Bügelmessschraube (Mikrometer) (Genauigkeit: 0,05 mm)

Bewertung der Messung

• Kleinste ablesbare Maßeinheit
• Fester Mindestabstand des Lineals
• Schätzen
• Nonius-Teilungen

4. Skizzentechnik

Eine Skizze ist eine ungefähre, freihändige Darstellung der Realität, erstellt mit einem Stift.

• Sie stellt eine Ansicht oder Perspektive des vorgesehenen Objekts dar.

Schritte zur Erstellung einer Skizze der Ansichten:

1. Analyse des Objekts.
2. Auswahl der repräsentativen Ansichten (Höhe, Grundriss, Aufriss).
   • Grundriss
   • Triedrische Ansicht (Dreitafelprojektion)
3. Zeichnen der Symmetrielinien.
4. Zeichnung mit Bleistift (Standard-Laufwerk).
5. Zeichnen von parallelen horizontalen und vertikalen Linien.
6. Die richtige Positionierung der Ansichten:
   • Grundriss
   • Aufriss (Seitenansicht)
7. Bemaßung der Ansichten (z. B. 30 cm).

5. Montage und Demontage

Verfahren zur Reparatur oder zum Ersetzen von analysierten Teilen.

1. Methodische Demontage mit geeigneten Werkzeugen (Teile ordnen und lagern).
2. Fortfahren mit der Trennung und Analyse der Ersatzteile.
3. Montieren Sie das Objekt in der umgekehrten Reihenfolge der Demontage.
4. Überprüfen Sie den korrekten Betrieb.

6. Systemanalyse

• Zerlegung eines komplexen Systems in einfachere Teilsysteme.
• Analyse jedes einzelnen Teils.
• Festlegung funktionaler Beziehungen.
• Wiederholung des Prozesses für die anderen Teilsysteme.

Dateierweiterungen (Grafikformate)

Rastergrafik-Formate:

• BMP
• JPG
• JPEG
• GIF
• TIFF (Künstlerisch)

Vektor-Formate:

• DWG
• DXF

7. Struktur und Konstruktion

Definition

Eine Struktur ist die Anordnung und Reihenfolge der tragenden Teile, die das Objekt halten, gestalten, schützen und die Stabilität sowie Konsistenz gewährleisten.

7.1. Natürliche und künstliche Strukturen

Natürliche Strukturen:

Sind das Ergebnis der Natur.

• Skelett
• Baum
• Schildkrötenpanzer
• Austernschale
• Spinnennetz

Künstliche Strukturen:

• Rahmenstrukturen: Elemente, die horizontal und vertikal gebaut werden.
• Dreiecksstrukturen: Stäbe, die in Form eines Dreiecks verbunden sind.
• Schalenstrukturen: Schale oder Gehäuse.

7.2. Belastungen und Kräfte in Strukturen

Eine Belastung ist die Kraft oder das Gewicht, die/das die Elemente der Struktur zu verformen oder zu bewegen versucht.

Elementare Belastungsarten:

• Zugkraft: Tendenz, das Material zu dehnen oder auseinanderzuziehen.
• Druckkraft (Kompression): Tendenz, das Material zu stauchen oder zu komprimieren.
• Biegung: Tendenz zur Krümmung.
• Torsion (Drehmoment): Tendenz zur Verdrehung.
• Scherung/Abscherung: Tendenz zum Schneiden oder Verschieben.
• Knickung: Tendenz, lange, komprimierte Objekte zu verbiegen oder zu verformen.

7.3. Elemente von tragfähigen Rahmenstrukturen

Horizontale Elemente:

Übertragen das Gewicht und leiten es in die vertikalen Strukturen. (Träger und Balken)

• Belastung: Biegung

Vertikale Elemente:

Halten das Gewicht der Struktur und übertragen es auf die Fundamente. (Säulen, Pfeiler, Wände)

• Belastung: Knickung

7.4. Elemente von tragfähigen Dreiecksstrukturen

• Stäbe/Profile: Strukturprofile (L, T, Y, H).
• Streben/Verbände: Geben Stabilität und Konsistenz.
• Knotenpunkte: Verbindungen der Stäbe.

Ein Dreieck verformt sich nicht leicht unter externen Kräften.

Triangulation:

Verfahren, das starre Strukturen ermöglicht, indem Polygone in Dreiecke zerlegt werden.

Untersuchung der triangulierten Strukturen.

Antriebsleistung

7.5. Blechstruktur (Schalenstruktur)

Diese Strukturen sind charakteristisch für Schalen und bieten hohen Widerstand gegen Biegung.