Technische Mechanik

Technische Mechanik ist ein Teilgebiet der Physik, welches sich mit Kräften und Momenten auseinandersetzt, die auf Körper einwirken. Ziel der Technischen Mechanik ist die Untersuchung, Prüfung und Voraussage des mechanischen Verhaltens, wie Verformung, Widerstand oder Bewegung.

Körper im Sinne der Technischen Mechanik können in allen Aggregatzuständen fest, flüssig und gasförmig vorliegen.

Die Technische Mechanik wird in drei Hauptgebiete unterteilt:

  1. Statik
  2. Festigkeitslehre
  3. Dynamik

Im Hochschulstudium Maschinenbau werden die Hauptgebiete i.d.R. in genannter Reihenfolge gelehrt. Im Studium Wirtschaftsingenieurwesen werden alle, zwei, eines oder keines dieser Hauptgebiete vorgelesen und geprüft. Wirtschaftsingenieurwesen mit Schwerpunkt Bauingenieurwesen enthalten zumindest die Teilgebiete Statik und Festigkeitslehre ausführlich.

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Schleifen

VBA

Für die Implementierung von Schleifen in VBA wird eine Zähl-Variable (auch „Counter“) benötigt, diese wird oft „i“ genannt.

Dim i As Integer

Die For-Schleife, auch Statische Schleife genannt, nutzt die Variable „i“ umVon-Bis zu zählen, in diesem Fall von 0 bis 10 (einschließlich)

for i = 0 To 10 Step = 1

    Debug.Print „Nummer “ & i

Next i

Die kopfgesteuerte Schleife, auch „While“-Schleife, prüft eine Bedingung und führt den nachstehenden Code gegebenenfalls aus.

i = 0

loop while i <= 10

    Debug.Print „Nummer “ & i

    i = i + 1

wend

Die fußgesteuerte Schleife bzw. „Do-While“-Schleife prüft einen vorstehenden Code mindestens einmal aus, bis dann eine Bedingung die wiederholte Ausführung festlegt.

do

    Debug.Print „Nummer “ & i

    i = i + 1

loop while i <= 10

C

Bei der For-Schleife in C, wird keine gesonderte Deklaration der Zählvariable notwenig, die Zählvariable kann – wie im Beispiel – in der Bedingungs-Klammer vorgenommen werden.

for (int i = 0; i <= 10; i++) {

    printf(„i = %d\n“,i);

}

Nachstehend die kopfgesteuerte Schleife in C.

int i = 0;

while (i++ <= 10) {

    printf(„i = %d\n“,i);

}

Fußgesteuerte Schleife.

int i = 0;
do {

    printf(„i = %d\n“,i);

} while (i++ <= 10)

C#

Bei der For-Schleife in C#, wird wie in C (anders als in VBA) keine gesonderte Deklaration der Zählvariable notwenig, die Zählvariable kann – wie im Beispiel – in der Bedingungs-Klammer vorgenommen werden. C# orientiert sich in der Syntax an C.

for (int i = 0; i <= 10; i++) {

    Console.Writeline(„i={0}“, i);

}

Nachstehend die kopfgesteuerte Schleife in C#.

int i = 0;

while (i++ <= 10) {

    Console.Writeline(„i={0}“, i);

}

Fußgesteuerte Schleife.

int i = 0;
do {

    Console.Writeline(„i={0}“, i);

} while (i++ <= 10)

Einheitsvektor

Damit Vektoren in grafischer Form korrekt skizziert werden können, ist die Definition eines Einheitsvektors notwendig.

EinheitsvektorEinheitsvektor

Der Einheitsvektor hat den Betrag [die Länge] 1 im grafisch-dargestellten Vektorraum und einen realen Wert. Mit dem Einheitsvektor kann die Länge eines Vektors bestimmt werden. Der reale Wert könnte z.B. 50 km/h für den Einheitsvektor entsprechen. Ein anderer Vektor, welcher dem 3,5-fachen des Einheitsvektors entspricht, weißt somit auf eine Geschwindigkeit von 175 km/h hin.

Der Einheitsvektor wird im Vektorraum gewöhnlich auf allen Achsen (Dimensionen) vom Nullpunkt aus als Maßstab eingezeichnet.

Einheitsvektor

Soll ein Vektor im Vektorraum skizziert werden, sind alle Faktoren (in allen Dimensionen) mit dem Einheitsvektor zu multiplizieren.

Vektoren

Vektoren werden definiert durch Betrag (Wert der Kraft, Länge des Vektors) mit der zugehörigen Maßeinheit, Richtung und Orientierung. In mathematischen Gleichungen werden Vektoren i.d.R. durch einen kleinen Pfeil „→“ über dem vektorbeschreibenden Symbol angezeigt.

Ein Skalar wird hingegen durch eine Maßzahl und einer Maßeinheit beschrieben, sie dine reelle Zahlen.

Beispiele für Vektoren:

  • Weg
  • Geschwindigkeit
  • Beschleunigung
  • Moment

Diese Vektoren sind speziell für Autofahrer interessant, es gibt jedoch auch Kräfte in der Elektrotechnik wie die Elektrische Feldstärke usw.

Skalare sind Zahlkonstanten bzw. Beträge wie die Temperatur T, der Widerstand R oder das Massenträgheitsmoment J.

Ein Vektor lässt sich nur in einem mehrdimensionalen, typischerweise zwei- oder drei-dimensionalen, Raum darstellen und beschreiben.

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Informatik

Informatik ist ein wichtiges Fach im Studium für den Wirtschaftsingenieur und Kerndisziplin für den Wirtschaftsinformatiker. Informatik umfasst im Studium zum Wirtschaftsingenieur in der Regel zwei bis drei Module, für auf nicht Informatik spezialisierte Wirtschaftsingenieur-Studiengänge manchmal auch nur ein Modul, andernfalls kommen häufig noch spezielle Informatik-Module (z.B. Signalverarbeitung oder Netzwerktechnik) hinzu.

Im Studium Wirtschaftsinformatik steht die Informatik, vornehmlich abzielend auf betriebswirtschaftliche Zwecke, im Vordergrund. In diesem Studium stehen neben Modulen über Netzwerktechnik, Elektrotechnik, Computerergonomie und diskrete Mathematik insbesondere Module über Datenbanken und Programmierung sowie Software-Architektur im Mittelpunkt.

Bücherempfehlung – Werkstofftechnik

Werkstoffe und ihre Eigenschaften sind Thema in ingenieurswissenschaftlichen Studiengängen. Die Einarbeitung in das komplexe Verhalten der Werkstoffe fällt vielen Studenten schwer, einige Bücher wollen hier schnellstmöglich Abhilfe verschaffen.

 


 

Eisen-Kohlenstoff-Diagramm

Verarbeitetes Eisen (Fe) enthält eine gewisse Menge an Kohlenstoff (C). Kohlenstoff ist das wichtigste Legierungselement im Eisen (da es ausschlaggebend für die Härte des Materials ist). Welche Anteile an Kohlenstoff im Eisen vorhanden sind und deren Auswirkungen auf die gefügemäßige Zusammensetzung, zeigt das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm (EKD). Das EKD ist ein Phasendiagramm, eine Art Gleichgewichtsschaubild (aus zwei Stoffen A und B, in diesem Fall Eisen und Kohlenstoff).

Aufbau des Phasendiagramms: Vertikale Achse zeigt die Temperatur, die horizontale Achse den Legierungsanteil (Kohlenstoffanteil). Das Diagramm zeigt bei korrekter (d.h. nicht zu schneller) Temperaturveränderung von warm zu kalt die Gefügebestandteile.

Zu benutzen ist das Phasendiagramm wie folgt: Legierungsanteil an Kohlenstoff (horizontal) festmachen, das Diagramm von höchster Temperatur (vertikal) herunter laufen lassen. Begonnen wird folglich immer bei der Schmelze (flüssiges Material), nach Abkühlung findet sich zumindest bei dem Eisen-Kohlenstoff-Phasendiagramm immer festes bzw. erstarrtes Material.

Begriffsserklärung:

Das Eutektikum findet sich am Einschnürungspunkt. Die Legierungselemente stehen in genau dem Verhältnis, bei dem der Übergang bei beiden Legierungelementen von der Schmelze bei Abkühlung sofort in den festen Aggregatzustand wechselt.

Die Liquiduslinie trennt die vollkommende Schmelze von der Halbschmelze (ein Legierungelement ist flüssig, ein anderes nicht) und dem festen Material. Im Schaubild verläuft die Liquiduslinie wie folgt: A-B-C-D

Die Soliduslinie trenn die Schmelze und Halbschmelze von dem festen/erstarrten Material. Im Schaubild: A-H-I-E-C-F

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Technische Mechanik

Technische Mechanik ist ein wichtiges Fach im Studium zum Wirtschaftsingenieur, es ist eine Königsdisziplin aus dem Maschinenbau- und Bauingenieurwesen. Technische Mechanik umfasst im Wirtschaftsingenieur-Studium oftmals zwei bis drei Module (Kinematik, Dynamik und Festigkeitslehre), für auf nicht Maschinenbau oder Bauingenieurwesen spezialisierte Wirtschaftsingenieur-Studiengänge, ist seitens mancher Hochschulen auch nur ein Modul für Technische Mechanik vorgesehen. Jeder Wirtschaftsingenieur mit einer Vertiefungsrichtung, welche mit dem Umgang von Mechanik in Verbindung steht – wie etwa Maschinenbau, Automobilbau oder Gebäudetechnik/Hoch-/Tiefbau – sollte zumindest über die Dynamik (allen voran Statik) sowie Festigkeitslehre im Bilde sein.

Elektrotechnik

Elektrotechnik ist ein wichtiges Fach im Studium für den Wirtschaftsingenieur. Elektrotechnik umfasst im Studium meistens zwei Module, für auf nicht Elektrotechnik spezialisierte Wirtschaftsingenieur-Studiengänge zumindest ein Modul, andernfalls kommen auch noch spezielle Elektrotechnik-Module (z.B. Automatisierungstechnik) hinzu.

Die Grundlagen der Elektrotechnik sind Mindestkenntnisse für weiterführende Fächer wie Automatisierungstechnik, Mikroprozessortechnik, Mechatronik und viele weitere.