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Hinweis

Die Angaben zu dem unten angeführten Modul können unter Umständen nicht mehr aktuell sein.
Bitte beachten Sie deshalb die Informationen in den jeweiligen Modulhandbüchern des entsprechenden Studienganges
(https://www.th-koeln.de/studium/alle-studiengaenge-auf-einen-blick_76.php?faculty_de%5B%5D=Informatik+und+Ingenieurwissenschaften).

Modul: Technische Mechanik I und II (10-H-05 IME I / II)Wintersemester 2025/26


Hinweis: Wegen der 'Corona-Krise' muss derzeit in der Gestaltung von Lehrveranstaltungen und Prüfungen von den Richtlinien, die in unseren Modulhandbüchern festgelegt sind, teilweise abgewichen werden. Beachten Sie bitte insbesondere die Hinweise Ihrer Dozentinnen und Dozenten in den einzelnen Lehrveranstaltungen, Sie werden dort über die jeweiligen Veränderungen informiert.


Akkreditierungsdatum: 10.12.12
Letzte Änderung: 18.03.21

Lehrveranstaltung(en):

a) Technische Mechanik I
b) Technische Mechanik II

Semester:
3. und 4. Sem.

Modulverantwortliche(r):
Prof. Dr. Denis Anders, Prof. Dr. Marcel Walkowiak

Lehrende(r):
Prof. Dr. Denis Anders, Prof. Dr. Marcel Walkowiak

Sprache:

Studiengang/Zuordnung - Curriculum/Semester:

  • Bachelor: Allgemeiner Maschinenbau (2. Studienabschnitt, 3. und 4. Sem.)

Semesterwochenstunden:
Gesamt: 9 SWS (Vorlesung: 4 SWS, Praktikum: 1 SWS, Übung: 4 SWS, Seminar: 0 SWS)
Zusatz:

a)5 SWS
b)4 SWS

Gruppengröße Praktikum:
max. 30 Studierende

Lehrform:

a) Lehrvortrag, Übung, Tutorium, Praktikum
b) Lehrvortrag, Übung, Tutorium

Arbeitsaufwand:
Gesamt: 300h (Vorlesung: 60h, Praktikum: 15h, Übung: 60h, Seminar: 0h, Selbststudium: 165h)
Zusatz:

a)60h
b)60h

Credits:
10 CP
Zusatz:

a)5CP
b)5CP

Voraussetzungen:

Erfolgreiche Teilnahme am Basismodul „Grundlagen der Mechanik I u. II“

Lernziele/Kompetenzen:

Die Module Festigkeitslehre (Technische Mechanik I) und Bewegungsanalyse dynamischer Systeme (Technische Mechanik II) für die Bachelor - Studiengänge Maschinenbau baut auf dem Basismodul „Grundlagen der Mechanik“ aus dem Grundstudium auf.
Die Studierenden sollen im Rahmen der Veranstaltungen ihre Fähigkeiten zur analytischen Beschreibung mechanischer Systeme weiterentwickeln. In der Festigkeitslehre werden die Grundlagen zum betriebssicheren Auslegen von Bauteilen, in Abhängigkeit von Werkstoff und Beanspruchungsart, vermittelt. Darüber hinaus werden Konzepte zur Analyse statisch unbestimmter Systeme sowie Verformungs- und Belastungsbetrachtungen elastischer Strukturen behandelt.

Im Modul Bewegungsanalyse dynamischer Systeme sollen die Studierenden die Befähigung zur Behandlung zeitveränderlicher Problemstellungen der Mechanik, insbesondere die Behandlung dynamischer Systeme, erlangen. Ein besonderer Fokus wird dabei auf der computergestützten Modellierung und Simulation mechanischer Bewegungsabläufe liegen.

Inhalt:

Im Zuge der digitalen Transformation und der stärkeren Vernetzung von Informationstechnologie, Elektrotechnik und klassischem Maschinenbau bei Themen rund um den Begriff „Industrie 4.0“ wird von Absolventen der ingenieurwissenschaftlichen Studiengänge ein tiefgehendes Verständnis für Modellierungs- und Simulationstechniken gefordert. Das Modul Festigkeitslehre liefert hierbei wichtige analytische Auslegungskonzepte elastischer Strukturen bei quasi-statischen Belastungsregimes, die für die spätere Validierung und kritische Ergebnisbewertung numerischer Verfahren (FEM) verwendet werden kann. Das Modul Bwegungsanalyse dynamischer Systeme fokussiert hingegen Systeme mit zeitlich veränderlichen Bewegungs- und Belastungsmustern.

a)

  • Die räumliche Statik:
    • Das Gleichgewicht der Kräfte im Raum
    • Das Momentengleichgewicht im Raum
    • Freiheitsgrade und Auflagerreaktionen
  • Die Biegebeanspruchung des Balkens
  • Voraussetzungen, Krümmung und Differentialgleichung der Biegelinie, statisch bestimmte und statisch unbestimmte Systeme, Formänderungsarbeit
  • Ergänzungen zur Theorie des Balkens
    • Schubspannungen in Profilträgern, Schubspannungsverteilung, Schubmittelpunkt
    • Schiefe Biegung
  • Mehrachsige Spannungs- und Verformungszustände
    • der zweiachsige oder ebene Spannungszustand, Mohrscher Spannungskreis, der dreiachsige oder räumliche Spannungszustand
    • das Hooksche Gesetz für den allgemeinen dreiachsigen Spannungszustand
    • Spannungen in dünnwandigen Druckbehältern, dünnwandiges Rohr mit Kreisquer-schnitt (Kreis-Zylinder-Kessel), dünnwandiger Kugelbehälter
    • Schrumpfverbindung
    • Volumen- und Gestaltänderung
    • Dehnungsmessung
    • Festigkeitshypothesen auf der Grundlage einer Vergleichsspannung
  • Sichere Auslegung von Bauteilen bei unterschiedlichen Beanspruchungsarten
    • ruhende oder einsinnig statische Beanspruchung
    • Schwingbeanspruchungen (Wöhlerkurve, Haigh-Diagramm)
    • Kerbspannungen (Formzahl, Kerbwirkungszahl)


b)

  • Kinematik des Punktes
    • Ortsvektor und Bahnkurve, Geschwindigkeitsvektor, Beschleunigungsvektor
  • Kinetik des Massenpunktes
    • Newtonsches Grundgesetz, Prinzip von d’Alembert
    • Arbeit, Energie und Leistung
    • Reibungswiderstand bei der Bewegung
    • Impulssatz, Impulsmomentensatz
  • Kinetik des Massenpunkthaufens
    • Schwerpunktsatz, Impulssatz, Impulsmomentensatz, Raketenbewegung
  • Kinematik des starren Körpers
    • allgemeine Bewegung, Relativbewegung, ebene Bewegung
  • Kinetik des starren Körpers
    • Drehung um eine raumfeste Achse, ebene Bewegung, allgemeine Bewegung
  • Gerader zentrischer Stoß

Leistungen:

a) Benotete schriftliche Klausur
b) Benotete schriftliche Klausur
In beiden Modulteilen a) und b) muss die Note 4,0 oder besser erreicht werden.
Bildung der Modulnote: 1:1 (a:b)

Medienformen:

Literatur:

Literatur zur Festigkeitslehre (Technische Mechanik I):

  • G. Knappstein (2014): Aufgaben zur Festigkeitslehre - ausführlich gelöst. Mit Grundbegriffen, Formeln, Fragen, Antworten, Verlag Europa-Lehrmittel
  • R. C. Hibbeler: Technische Mechanik 2, Festigkeitslehre und Technische Mechanik 3, Dynamik. Pearson Education, München
  • D. Anders, G. Knappstein (2017): Kinematik und Kinetik. Arbeitsbuch mit ausführlichen Aufgabenlösungen, Grundbegriffen, Formeln, Fragen, Antworten, Verlag Europa-Lehrmittel
  • Skript: Technische Mechanik I - Festigkeitslehre

Literatur zur Bewegungsanalyse dynamischer Systeme (Technischen Mechanik II)

  • Skript: Technische Mechanik II - Kinematik und Kinetik

Schwerpunkte:

Sonstige Informationen: