Prüfungsprotokoll KL I & II SS2018

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    • Prüfungsprotokoll KL I & II SS2018

      Ich habe KL I und KL II bei Prof. Mittelstedt direkt aufeinanderfolgend geprüft, hier mal das, woran ich mich noch erinnere, so gut es mir möglich war in Themengebiete aufgedröselt. Kann gut sein, dass ich den ein oder anderen Begriff falsch verwende. So fair und angenehm die Prüfungsatmosphäre war, ist es auch einiges an Stoff und Prof. Mittelstedt legt Wert auf richtige Bezeichnungen, weshalb ich mir meiner eigenen Unzulänglichkeit in dieser Hinsicht spätestens nach der Prüfung bewusst war. Aber vielleicht kann ich ja mit dem Protokoll ein paar Leuten helfen, sich ein bisschen gezielter vorzubereiten.


      KL I


      Grundlagen


      Wie viele Unbekannte und Gleichungen gibt es am dreidimensionalen Körper? Welche?

      Skizze zu Gamma=du/dy+dv/x?
      -> Schon während des Zeichnens hat mich Prof. Mittelstedt unterbrochen und das Thema gewechselt, er versucht anscheinend das Tempo hochzuhalten und schnell zu den Fragen zu kommen, die tieferes Verständnis voraussetzen. Ich fand es sehr angenehm, darauf schon im Vorfeld hingewiesen worden zu sein, deshalb hier auch der Hinweise für euch.


      Kippen (wie gesagt, es ging recht schnell hin und her, es kann jederzeit eine Frage zu einem völlig neuen Thema kommen)


      Was ist Kippen? Wann tritt es auf?

      Welche DGL(s) beschreiben es und wie haben wir diese hergeleitet?

      Welche Größen stehen in der Gleichung für die Kipplast, welche konstruktiven Maßnahmen bieten sich dementsprechend an?


      Biegedrillknicken


      Gleiches Spiel: Was? Welche DGLS?

      Beispielhaft am C-Träger: Welche Fälle sind denkbar? (Stichwort einfach symmetrisch)


      C-Träger


      Welche Nachweise müssen für einen C-Träger mit Kraft in Hauptachsenrichtung und Angriffspunkt im Schwerpunkt geführt werden?

      Welches genauere Modell für auftretende Spannungen gibt es neben Euler-Bernoulli? (Timoshenko)

      Wie ändern sich dafür die Annahmen?

      Welches Problem triff in Folge auf? (konstante Schubspannungen)

      Wie lässt sich der Schubfluss mit einem Kräftegleichgewicht bestimmen, welche Gleichung ergibt sich?
      -> Hier war ihm auch der Anfangswert TA in der Gleichung wichtig. Zu diesem wollte er auch die Gleichung für geschlossene Querschnitte wissen, für die ich nur noch die prinzipielle Herleitung zusammenbekam.

      Wie wird der Schubkorrekturfaktor bei Timoshenko bestimmt?

      Wie bestimmt sich der Schubmittelpunkt am C-Querschnitt?


      Materialgesetze


      Allgemein legte Prof. Mittelstedt Wert auf die richtige Benennung von Steifigkeitsmatrizen und ähnlichen. Da sollte schon sitzen, in welchem Zusammenhang oder welcher Theorie welcher Buchstabe für die Matrix verwendet wird und wie diese sich dann nennt. Beachtet beispielsweise, dass es einen Unterschied zwischen Q und Q-quer gibt und das im ebenen Fall der dritte Index 6 und nicht 3 ist.

      Orthotropie: Was bedeutet Orthotropie? Wie viele Größen gibt es?

      Wie viele Ingenieurskonstanten gibt es? (3 mehr, da dort nü und E miteinander skaliert werden)

      Wie muss man sich anschaulich vorstellen, dass nü12 nicht gleich nü21 ist?
      -> Da hat er mit netterweise etwas geholfen und eine Skizze gemacht, natürlich unterscheidet sich der Querkontraktionszahl, je nachdem, ob in oder quer zur Faserrichtung gezogen wird.


      KL II


      Plattentheorie


      Welche DGL beschreibt das Plattenbeulen? (Analogie zum Biegeknicken: Platten-DGL + Kraftfluss mit zweiter Ableitung von w)

      Welche Ansatzfunktion wählt man zur Lösung und warum? (Die Sinusterme ließ er mich ausschreiben)

      Welche RB gelten an der Navier-Platte?

      Wie werden die Schnittmomentenverläufe benannt?

      Wie sieht die Lösung bei Einsetzen der Ansatzfunktionen aus?

      (n=1 und m abhängig von a/b -> Girlandenkurve erläutern)


      Laminate


      Welcher Zusammenhang wird durch die klassische Laminattheorie beschrieben? (Mittelebene)

      Gleichung in Matrixform (ABD) ausschreiben.

      Welche Koppeleffekte treten auf, welche Konstanten in der Matrix rufen diese hervor?

      Welche konstruktiven Gegenmaßnahmen lassen sich durchführen? Warum sind diese wirksam?

      (ausgeglichenes Laminat um A16, A26 und symmetrisches Laminat um B-Matrix Null zu setzen)

      Herleiten über integrativen Zusammenhang mit z, was ist ein ausgeglichenes Laminat?

      Beulform von orthotropen Laminat und Laminat mit Biege-Drill-Kopplung zeichnen. Welche nimmt höhere Lasten auf?

      In welchem Fall kann Biege-Drill-Koppplung positive Wirkungen haben?

      Zwei Faserorientierungen in 90° Winkel und gleiche Schubspannungen von Prof. Mittelstedt skizziert, welche nimmt höhere Spannungen auf?


      Plattentheorien höherer Ordnung


      Welche gibt es, welche Annahmen werden jeweils getroffen?

      Welche Vorteile bietet die TSDT gegenüber der FSDT?

      Materialgesetz für TSDT in Matrixform ausschreiben? (konnte ich nicht)

      Was kann man auch ohne die ganze Gleichung auszuschreiben schlussfolgern? (hinzukommende Terme gehen mit hohen Potenzen von z ein -> nur relevant für dicke Platten)


      Scheiben


      Skizze von Sinus an Scheibenrand: Wann wird dieses Problem relevant? (Lasteinleitung als Fourierreihe)

      Welche Kennzahl charakterisiert die Lasteinleitung für orthotropes Material?

      Formel für zeta?

      Skizze für Spannungsverlauf bei großem und kleinem Wert machen.


      Das ist alles, was ich noch im Kopf habe, hoffe es hilft. Wenn es unübersichtlich wirkt, liegt dies, wie gesagt, teilweise an mir und teilweise am Aufbau der Prüfung.
    • Vielen Dank!!! :D :D :D

      Allerdings kann ich einige Fragen nicht antworten.

      sweetMonkey schrieb:

      Beulform von orthotropen Laminat und Laminat mit Biege-Drill-Kopplung zeichnen. Welche nimmt höhere Lasten auf?

      In welchem Fall kann Biege-Drill-Kopplung positive Wirkungen haben?
      Und zu:

      sweetMonkey schrieb:

      Zwei Faserorientierungen in 90° Winkel und gleiche Schubspannungen von Prof. Mittelstedt skizziert, welche nimmt höhere Spannungen auf?
      Sind dies zwei Einzelschichte, deren Faserorientierungen ein Winkel von 90 Grad haben?

      Würde mich über Antworten zu diesen drei Fragen freuen. Oder die Seitennummer des relevanten Inhalts in Folien oder Skript. :)
    • Allgemein:

      • Sehr wichtig: Exakte Sprache verwenden! Auch kleine Versprecher sind falsch.
      • Prof. Mittelstedt testet gerne die Grenzen des Wissens aus. Heißt er fragt so lange weiter, bis man nicht mehr weiterweiß. Nicht verunsichern lassen! Auch nicht durch das schnelle Tempo der Prüfung. Die Notenvergabe ist fair.
      • Ich habe den groben Prüfungsverlauf aufgeschrieben, es kommen natürlich überall noch Detailfragen dazu, wenn man etwas ungenau formuliert oder aufzeichnet, etc.


      Prüfung:

      Stabilität:

      • Welche Stabilitätsfälle
      • Biegedrillknicken: was ist das? Welche Gleichungen beschreiben Biegedrillknicken? Unterscheidung zu bekannten DGL? (zus. Terme wegen Ausmittung). Vorgehen bei der Lösung der DGL? Was kommt raus? (kubische Gleichung). Wie sieht die Gleichung bei einfach, zweifach symmetrischen Querschnitten aus?
      • Abtriebskraft: was ist das, woher kommt sie, in eigenen Worten beschreiben. Herleitung (ich glaube, dass er hier wissen wollte, wie viel ich weiß, sozusagen die 1,0 Frage)
      Balkentheorie:
      • Welche kennen Sie?
      • Timoshenko: Annahmen? Verschiebungsfeld aufschreiben (u_p und w_p). Wie viele Freiheitsgrade? Verzerrungen aufschreiben. Was fällt auf? (γ ist konstant.) Ist das ein Problem? JA! Warum? RB nicht erfüllt. Lösungsansatz? Schubkorrekturfaktor. Wie kommt man drauf? K für Rechteckquerschnitt?
      Materialsymmetrien:
      • Welche kennen Sie?
      • Orthotropie: wie viele unabhängige Kennwerte? Kopplungseffekte? Welche Ingenieurskonstanten? Welches G ist das kleinste? Beispiel für gekoppelte Ingenieurskonstanten hinschreiben (). Welches ist größer? Mathematische und anschauliche Erklärung an einem Faserverbund.
      Querschub:
      • Vorgehen zur Ermittlung der Schubspannung an einem geschlossenen Querschnitt. Wie wird berechnet? Formel und was bedeutet die Formel? (irgendwie, Schubverzerrung werden aufsummiert, hier bin ich mir unsicher).
      • Vorgehen am C-Querschnitt. Allgemeine Formel für T_s? wie bei Berechnung vorgehen? aufmalen.
      Torsion:
      • Welche Torsionsarten kennen Sie?
      • Wölbkrafttorsion: Wie kommts dazu? An einem Beispiel aufzeigen. Woher kommen ? Spannungsverteilung im Querschnitt im Vergleich zur St. Venantschen Torsion?
    • KL1
      Grundlagen
      • Wieviele Unbekannte haben wir am 3 dimensionalen Körper, und welche sind das?
      • Wieso gibt es nur 3 Schubspannungen nicht 9?
      • Wieviele Gleichungen haben wir, welche sind das?
      • 1 KräfteGGW aufschreiben
      • Gleichung für Gamma_xy mit Zeichnung herleiten
      • Hookesches Gesetz in symbolischer Schreibweise aufschreiben
      • wie nennt man die C Matrix?
      • Welche Dimensionen hat diese?
      • Was ist der ungünstigste Fall für die Steifigkeitsmatrix? (anisotropie)
      • Wie sieht die Matrix dann aus? (21 unabhängige Konstanten)
      • Welche Effekte treten dan beim Material auf?


      Kippen
      • Es wurde ein beidseitig gabelgelagerter Balken mit angreifenden Biegemomenten an den Lagern aufgemalt. Profil ist Wölfrei
      • Welches Stabilitätsfroblem tritt hier auf?
      • Welche DGLs werden benötigt, um das Problem zu beschreiben?
      • Was stehen für Terme in der Lösung für die Kipplast?
      • Maßnahmen um Kipplast zu erhöhen


      Biegedrillknicken
      • Balken mit beidseitiger Gabellagerung und horizontal Angreifender Drucklast aufgemalt. C Querschnitt.
      • Welches Stabilitätsproblem tritt auf?
      • Welche DGLs werden benötigt
      • Lösungsansatz aufschreiben
      • Lösung für Knicklast von welcher Form? (Polynom dritten Grades)
      • Welche Knickfälle sind bei dem C Profil möglich?
      • Abbruch des Themas, da ich keinen Plan hatte


      Spannungsnachweis
      • C Profil. Beidseitig gelagerter Balken mit vertikaler Last in der Mitte aufgemalt.
      • Welche spannungen werden hier für die Nachweisführung ermittelt
      • Gleichung für sigma_xx aufschreiben
      • Welche Terme fallen in dem Fall raus
      • In welchem Koordinatensystem gilt die Gleichung
      • Was zeichnet das Hauptachssystem aus
      • Wo ist S_y und S_z = 0
      • I_yy, I_zz, Izy können in einem Diagramm als Kreis dargestellt werden. Dieses Aufzeichnen
      • Wie kommt man auf den Kreis
      • Kreis auswerden
      • Formel für Querkraftschub aufschreiben
      • Welcher Term ist im aufgezeichneten Fall nicht berücksichtigt?
      • Wie ermittelt man die Terme in der Gleichung (S_y) für C Querschnitt
      • Skizze mit Laufvariablen und Formel aufzeichnen
      • Wie kann dA für dünnwandige Profile vereinfacht werden
      • Wie kann man das Intergral lösen (Koppeltafeln)
      • Wie sieht S_y hier qualitativ aus


      Balken
      • Welche Annahmen gelten beim Euler-Bernulli Balken?
      • Welche Theorie höherer Ordnung gibt es?
      • Annahmen Timoschenko
      • Wie sieht dort Gamma aus (konstant über z)
      • ist das Richtig, Sinnvoll?
      • Welches Problem hat man dadurch
      • Abhilfe für das Problem? (K)
      • Wie ermittelt man K
      • Gleichung für innere Energie
      • Wo steht K in Formel für Absenkung?
      • K Wert für Rechteck






      KL2


      KirchhoffPlatte
      • Was ist eine Platte
      • Annahmen Kirchhoff
      • Welche Schnittgrößen gitb es
      • Bennenung (Kraft- u. Momentenflüsse), Einheiten
      • Problem für Querkraftflüsse
      • Welche GGW gibt es an Platte
      • werden diese so genutzt
      • Kondensiertes Platte GGW aufschreiben
      • Navier Platte skizzieren
      • Was sind die Randbedingungen
      • Lösungsansatz für Durchbiegung


      Laminate
      • Was ist ein Laminat
      • Annahmen KLT
      • Wie sieht das Konstitutivgesetz aus
      • Welche Schnittgrößen tauchen darin auf
      • vergl. Vollbesetzte Steifigkeitsmatrix und isotropes Material
      • Welche Koppelterme treten auf bzw. bei isotropem Material nicht auf
      • zu was führen die Kopplungen, wie vermeidet man sie? (hier lag der focus auf der mat. Erklärung)
      • Welche Faserrichtungen werden im Flugzeugbau verwendet
      • Was ist ein quasiisotropes Laminat
      • Wie sieht der Membranquadrant dafür aus


      Plattenbeulen
      • Was ist Plattenbeulen
      • Welche Lasten können dazu führen
      • Navierplatte mit Abmessungen und einachsigem Druck aufzeichnen
      • Welche Gleichung beschreibt Problem (nicht aufschreiben)
      • Ansatzfunktion für Lösung der DGL aufschreiben
      • Was wird zur Lösung ausgeklammert
      • Wie sieht Lösung aus (n nur im Zähler)
      • Was passiert mit n
      • Wie sieht Beullast als Diagramm aus, aufzeichnen
      • Girlandenkurve erklären
    • Scheibentheorie

      • Was ist eine Scheibe?
      • Annahmen der Scheibentheorie?
      • Welcher Spannungszustand herrscht in der Scheibe?
      • Muss es zwingend ein ESZ sein?
      • Was ist der Unterschied zwischen ESZ und EVZ, macht das einen Unterschied für die Scheibenberechnung?
      • Wie können ESZ und EVZ ineinander überführt werden?
      • Welches Lösungsverfahren wurde in der Vorlesung hauptsächlich behandelt?
      • Wie sieht dieses Lösungsverfahren aus? (->Herleitung der Scheibengleichung, Airy’sche Spannungsfunktion)
      • Wandartige Träger: Beispiel aus der VL wurde aufgezeichnet
        • Wie löst man dieses Problem?
        • Warum wird bei dem Ansatz für F ab einem gewissen Polynomgrad abgebrochen? (endliche Anzahl an Randbedingungen)
        • Welche Randbedingungen liegen in diesem Fall vor?
        • Wie sehen die Spannungsverläufe qualitativ aus, was sind die Unterschiede zur Lösung mit der Balkentheorie?
      • Kreisbogenförmiger Träger unter Biegung (z.B. Spant im Flugzeugrumpf) aufgezeichnet:
        • Qualitative Spannungsverläufe für orthotropes Verhalten einzeichnen
        • Wie ändern sich diese Verläufe bei verändertem orthotropischem Verhalten und von welcher Kennzahl hängt dieses Verhalten ab?
      KLT

      • Was ist ein Laminat?
      • Welche Annahmen werden in der KLT getroffen?
      • Welche Schnittgrößen treten auf?
      • Konstitutivgesetz mit Steifigkeitsmatrix aufschreiben, Quadranten und Steifigkeiten benennen
      • Welche Koppeleffekte treten aufgrund welcher Einträge auf?
      • Wie können die Koppeleffekte verhindert werden?
      • Wie lässt sich das Verschwinden der Koppeleffekte jeweils mathematisch anhand der Formeln für die Steifigkeiten erklären?
      • Nennen Sie ein Beispiel für ein quasiisotropes Laminat, welche Koppeleffekte liegen hier vor?
      Plattenbeulen

      • Beulen unter ebener Schubbelastung mit unterschiedlicher Lastrichtung bei gleichbleibender Orientierung des Laminats (+45°)
        • Ist in diesem Fall Beulversagen möglich?
        • Wie sieht die Beulform aus?
        • Welcher Fall hat die höhere Beullast?
      • +45°-Schicht unter einachsigem Druck
        • Wie sieht hier die Beulform aus?
        • Warum ist die Beulform um 45° gedreht?
        • Welcher Fall hat die höhere Beullast: mit oder ohne Biege-Drill-Kopplung, und warum?