Rechnergestützte Ermittlung der Biegelinien von Mehrfeldträgern unter automatischer Einarbeitung von Rand- und Übergangsbedingungen

Die Absicht dieser Arbeit war es, die vom IFL in der Entwicklung stehende Lernsoftware, um das Kapitel der Balkenbiegung zu erweitern. Dabei sollte der Code des Backend der Balkenbiegung verfasst werden. Diese Software soll in Zukunft die Studierenden dem Lernstoff der Lehrveranstaltungen „Festigkeitslehre UE“ und „Festigkeitslehre VO“ durch direkte und einfache Anwendung näherbringen.

Dafür wurden an den zu verfassenden Algorithmus im Vorhinein folgende Anforderungen gestellt:

•    Objektorientierte Programmierung
•    Verfassung in der Programmiersprache Python
•    Strukturierter Aufbau und Funktion, um den Algorithmus auch nach dem Bachelorprojekt erweitern, als auch in ein Frontend mit Graphical User Interface (GUI) einbauen zu können
•    Möglichkeit, statisch bestimmte & überbestimmte Systeme zu behandeln
•    Benötigte Rand- und Übergangsbedingungen für die Berechnung sollen durch den Algorithmus erkannt und nicht vorgegeben werden

Diesen Anforderungen entsprechend, wurde ein Algorithmus verfasst, welcher Balken unterschiedlicher Länge, verschiedenste Lagerelemente (Festlager, Loslager usw.), Streckenlasten (linear, quadratisch), Verbindungselemente, welche Balken miteinander verbinden können, als auch Elemente, welche von außen auf das System wirken (lineare Federn, Drehfedern) behandeln kann. Sobald diese Elemente dem Algorithmus über das Frontend übergeben werden, übernimmt dieser, bildet selbstständig Systeme aus Matrizen (unter autonomer Berücksichtigung der Rand- und Übergangsbedingungen) und löst diese. Dabei können ebenfalls beliebig viele Balken miteinander verbunden werden.

Auf diese Art können unterschiedlichste Systeme im Gegensatz zur händischen Berechnung, welche einige Zeit in Anspruch nimmt und durchaus fehleranfällig sein kann, binnen kürzester Zeit gelöst und ausgegeben werden. Das erhöht den gewollten Lerneffekt für Studenten, da diesen eine einfache Möglichkeit geboten wird, Rechenergebnisse zu überprüfen oder ihnen unbekannte Systeme verständlicher zu machen.