Biomechanik

Ingenieurtechnische Methoden und Verfahren, insbesondere von mechanischen Prinzipien auf biologisch-medizinischen Problemstellungen, stehen im Fokus der Lehre.

Modulhandbuch

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Modulhandbuch

Biomechanik (BM)

PO-Version [  20202  ]

Biowissenschaften I

Empfohlene Vorkenntnisse

Biologie auf Oberstufenniveau

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage:

  • die Humanbiologie des menschlichen Bewegungsapparates zu begründen
  • die Grundlagen der Statik auf den menschlichen Bewegungsapparat anzuwenden
  • die Reaktionen der Strukturen und Gewebe des menschlichen Bewegungsapparates auf mechanische Veränderungen abzuschätzen
Dauer 1
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120
Workload 210
ECTS 7.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Biologie: Klausurarbeit, 60 Min.; Gewichtung: 2/7 der Modulnote

Grundlagen der Biomechanik: Klausurarbeit, 90 Min.; Gewichtung: 5/7 der Modulnote

 

Modulverantwortlicher

Professor Dr. biol. hum. Steffen Wolf

Empf. Semester 1. Semester
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Bachelor BM - Grundstudium

Veranstaltungen

Biologie

Art Vorlesung
Nr. M+V1001
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Allgemeine Biologie
    Aspekte der Evolution und Ökologie, Einteilung und Kennzeichen des Lebens, Grundlagen der Cytologie, "Biomoleküle"
  • Molekulare Grundlagen der Vererbung
    Eigenschaften von Genen, DNA als Träger der Erbsubstanz, RNA als zweiter Nucleinsäuretyp, der Weg vom Gen zum Protein
  • Enzyme und Coenzyme
    Enzyme als Biokatalysatoren, Coenzyme
  • Energiegewinnung in der Zelle
    ATP als Energieträger für biologische Systeme, Glucose im Stoffwechsel
  • Einführung in die Neurobiologie
    Nervenzellen und Nervensysteme, Erzeugung elektrischer Signale, Kommunikation von Neuronen mit anderen Zellen, Neurotoxine
Literatur

Verschiedene E-Books, v. a. vom Springer Verlag über die Hochschulbibliothek

 

Als aktuelle Standardwerke:

Markl, J. Purves, Biologie, Springer Verlag, 2019

Campbell, N., Biologie, Pearson Verlag, 2020

 

Ansonsten finden Sie noch zahlreiche Buchhinweise durch die Quellenangaben bei den im Manuskript verwendeten Abbildungen.

Grundlagen der Biomechanik

Art Vorlesung
Nr. M+V1002
SWS 4.0
Lerninhalt
  • Biomechanik - Definitionen, Aufgaben und Fragestellungen
  • Aufbau des menschlichen Bewegungsapparates
  • Skelettmuskulatur
  • Bindegewebe, Knochen und Gelenke
  • Physiologischer Aufbau und Funktion des Röhrenknochens
  • Struktur und Funktion des Knochengewebes
  • Mikroskopischer Knochenaufbau
  • Zellen des Knochens
  • Skelettentwicklung
  • Mineralisation-Calciumstoffwechsel
  • Regulationsstörungen des Knochenstoffwechsels
  • Wolff'sches Transformationsgesetz der Knochen
  • Pauwels'sches Bindegewebs-Differenzierungsgesetz
  • Statik des Stütz- und Bewegungsapparates
Literatur
  • H. A. Richard, G. Kullmer, Biomechanik, DOI 10.1007/978-3-8348-8611-8_1, © Springer Fachmedien Wiesbaden 2013
  • Theodor H. Schiebler, Horst-W. Korf, Anatomie, DOI 10.1007/978-3-7985-1771-4_5, © Springer Medizin Verlag Heidelberg 2005

Elektrotechnik

Empfohlene Vorkenntnisse

Erforderliche Vorkenntnisse: Gute Kenntnisse in Mathematik und Physik

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Die Studierenden müssen in der Lage sein, grundlegende elektrotechnische Aufgabenstellungen zu lösen. Dazu gehört das Berechnen von Gleich- und Wechselstromkreisen, Leistungen im elektrischen Stromkreis, von Kräften und Energien in Feldern einschließlich der messtechnischen Erfassung der elektrischen Grundgrößen. Die Studierenden sollen die elektrotechnischen Grundlagen auf andere Problemfelder übertragen und anwenden können.

Dauer 1
SWS 4.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 60
Selbststudium / Gruppenarbeit: 60
Workload 120
ECTS 4.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Klausurarbeit, 90 Min.

Modulverantwortlicher

Professorin Dr.-Ing. Grit Köhler

Empf. Semester 2. Semester
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Bachelor BM, BT, ES, MA, ME, UV - Grundstudium

Veranstaltungen

Elektrotechnik I

Art Vorlesung
Nr. M+V812
SWS 4.0
Lerninhalt
  • ELEKTROTECHNISCHE GRUNDBEGRIFFE
    elektrische Ladung, elektrischer Strom, elektrische Spannung, elektrischer Widerstand, elektrische Leistung, elektrische Energie
  • DER ELEKTRISCHE GLEICHSTROMKREIS
    Netzwerke aus linearen passiven und aktiven Zweipolen, Kirchhoffsche Gesetze, Stromkreisberechnung (Zweigstromanalyse, Maschenstromanalyse, Überlagerungsmethode, Zweipoltheorie), Leistungsumsatz im Stromkreis, Leistungsanpassung
  • DAS ELEKTRISCHE FELD
    Feldbegriff (Quellen- und Wirbelfelder, homogene und inhomogene Felder), elektrisches Feld im Nichtleiter (elektrostatisches Feld und zeitlich veränderliches elektrisches Feld), Verschiebungsfluss und Verschiebungsflussdichte, Verschiebungsstrom, elektrische Influenz, Faradayscher Käfig, Verschiebungs- und Orientierungspolarisation, Kapazität und Kondensatoren, Reihen- und Parallelschaltung von Kondensatoren, Energie und Kraftwirkungen im elektrischen Feld
  • DAS MAGNETISCHE FELD
    magnetischer Fluss, magnetische Induktion, magnetische Feldstärke, Materialeinfluss (insbesondere Ferromagnetismus), Durchflutungsgesetz, magnetische Kreise und ihre Berechnung, Analogiebeziehungen zwischen dem elektrischen Strömungsfeld und dem magnetischen Kreis, Analogiebeziehungen zwischen elektrischen und magnetischen Feldern, Ruhe- und Bewegungsinduktion (Lorentzkraft), elektromagnetische Felder, Selbst- und Gegeninduktivität, Induktivität und Spulen, Reihen- und Parallelschaltung von Spulen
  • DER WECHSELSTROMKREIS
    Erzeugung von Wechselspannungen, Wechselgrößen und deren Kennwerte, Leistungen im Wechselstromkreis
  • AUSGEWÄHLTE ANWENDUNGSBEISPIELE

 

 

 

 

 

Literatur
  • Aufgabensammlung zu den Grundlagen der Elektrotechnik, Gert Hagmann (Aula-Verlag Wiesbaden, 2000)
  • Grundlagen der Elektrotechnik zum Selbststudium, Dieter Nelles (VDE-Verlag Berlin Offenbach),     Band 1: Gleichstromkreise (2002), Band 2: Elektrische Felder (2003), Band 3: Magnetische Felder (2003), Band 4: Wechselstromkreise (2003)

Funktionen des Bewegungsapparates

Empfohlene Vorkenntnisse

Veranstaltung Technische Mechanik I

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Nach erfolgreichem Abschluss der Lehrveranstaltung Bewegungslehre sind die Studierenden in der Lage:

  • die grundlegenden Begrifflichkeiten der Bewegungslehre/Bewegungswissenschaften korrekt anwenden zu können.
  • fundamentale Eigenschaften der Biomechanik verschiedener Bewegungsformen (Gehen, Laufen, Springen, Werfen, etc.) benennen zu können.
  • die Berechnungen einer zweidimensionalen Bewegungsanalyse (inkl. inverser Dynamik) des Gehens durchführen zu können.
  • pathologische Gangmuster identifizieren zu können und mögliche Therapieformen ableiten zu können.
Dauer 1
SWS 8.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 120
Selbststudium / Gruppenarbeit: 150
Workload 270
ECTS 9.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Funktionelle Anatomie und Physiologie des Bewegungsapparates: Klausurarbeit, 90 Min.; Gewichtung: 4/9 der Modulnote

Bewegungslehre: Klausurarbeit, 90 Min.; Gewichtung: 5/9 der Modulnote

 

Modulverantwortlicher

Professor Dr. Sportwiss. Steffen Willwacher

Empf. Semester 2. Semester
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Bachelor BM - Grundstudium

Veranstaltungen

Funktionelle Anatomie und Physiologie des Bewegungsapparates

Art Vorlesung
Nr. M+V1004
SWS 4.0
Lerninhalt
  • Spezielle funktionelle Aspekte des Schultergürtels und der oberen Extremitäten
  • Spezielle funktionelle Aspekte des Beckens und der unteren Extremitäten
  • Spezielle funktionelle Aspekte der Wirbelsäule
Literatur

Hans-Joachim Appell, C. Stang-Voss, Funktionelle Anatomie, DOI 10.1007/978-3-540-74864-9_1, © Springer Medizin Verlag Heidelberg 2008

Bewegungslehre

Art Vorlesung
Nr. M+V1005
SWS 4.0
Lerninhalt
  • Geschichtliche Entwicklung der Bewegungslehre/Bewegungswissenschaften
  • Wissensmanagement in der Bewegungslehre/Biomechanik
  • Biomechanische Beschreibungsgrößen zur quantitativen Beschreibung der Kinematik und Kinetik von Bewegungen
  • Modellbasierte Analyse von Bewegungen
  • Analyse fundamentaler Bewegungsformen inkl. pathologischer Bewegungsformen
    - Gehen
    - Laufen
    - Springen
    - Abbremsen
    - Beschleunigen
    - Richtungswechseln
    - Werfen
    - Heben
    - Tragen
  • Die Rolle zweigelenkiger Muskelsehnen-Einheiten
  • Prinzipien effizienter Bewegungsausführung
  • Soziopsychologische Aspekte von Bewegung
Literatur
  • Götz-Neumann, K. (2015). Gehen verstehen: Ganganalyse in der Physiotherapie. Georg Thieme Verlag.
  • Perry, J. (2003). Ganganalyse: Norm und Pathologie des Gehens. Elsevier, Urban&FischerVerlag.
  • Winter, D. A. (2009). Biomechanics and motor control of human movement. John Wiley & Sons.
  • Nigg, B. M., & Herzog, W. (Eds.). (2007). Biomechanics of the musculo-skeletal system. Wiley.
  • Napier, C. (2020). Science of Running: Analyse Your Technique, Prevent Injury, Revolutionise Your Training. Dorling Kindersley Limited.
  • Marquardt, M. (2011). Laufanalyse. Thieme.

Grundlagen der Werkstofftechnik

Empfohlene Vorkenntnisse

Gute Kenntnisse der Chemie und Physik auf dem Niveau der Sekundarstufe 2.

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

In der Lehrveranstaltung Chemie sollen die Studierenden ausgehend vom Atombau den Zusammenhang zwischen der Einordnung eines Elementes in das Periodensystem der Elemente und dem jeweiligen chemischen Verhalten verstehen. Grundlegende stöchiometrische Berechnungen werden vermittelt. Der sichere Umgang mit Redoxreaktionen, Säure/Base-Reaktionen aber auch das tiefere Verständnis und die Bedeutung des Massenwirkungsgesetzes sind vorrangige Lernziele. In der Lehrveranstaltung Werkstofftechnik lernen die Studierenden anhand von Werkstoffeigenschaften wie z. B. der Streckgrenze, der Zugfestigkeit und der chemischen Zusammensetzung, die verschiedenen Werkstoffe zu erkennen, wählen diese entsprechend der Aufgabenstellung aus und setzen die gewonnenen Kenntnisse im Bereich der Konstruktion, der Fertigung und der Weiterverarbeitung wie zum Beispiel Wärmebehandlungen ein. Die Studierenden haben gute Kenntnisse über die Grundlagen der zerstörenden Prüfverfahren.

Dauer 1
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90
Selbststudium / Gruppenarbeit: 90
Workload 180
ECTS 6.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Klausurarbeit, 120 Min.

Modulverantwortlicher

Professor Dr.-Ing. Dirk Velten

Empf. Semester 1. Semester
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Bachelor BM - Grundstudium

Veranstaltungen

Werkstofftechnik I

Art Vorlesung
Nr. M+V809
SWS 4.0
Lerninhalt

In der Vorlesung werden aufbauend auf den werkstoffkundlichen Grundlagen der Metalle die Änderungen der Eigenschaften durch z. B Legierungselemente und Wärmebehandlungen vorwiegend am Beispiel Stahl entwickelt, beschrieben und erläutert. Dabei werden Tafelarbeit, und Overheadfolien eingesetzt.

Grundlagen der Kristallographie,
Eigenschaften der Metalle
Grundlagen der Legierungen,
Zweistoffsyteme mit Eisen-Kohlenstoffdiagramm
Grundlagen der Wärmebehandlung von Stahl
Werkstoffprüfung
Einfluss der Legierungselemente auf die Eigenschaften von Stahl
Bezeichnungssystem der Stähle
Stahlgruppen
Besprechung ausgewählter Stähle nach EN Normen
Ausblick auf Nichteisenmetalle.

Literatur
  • Werkstoffkunde, Bargel, Schulze (2000)
  • Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung, Weisbach (2000)

Chemie

Art Vorlesung
Nr. M+V803
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Atome: Aufbau, Isotope, Modelle 
  • Periodensystem der Elemente: Perioden und Gruppen, Periodizität der Eigenschaften: Metallcharakter, Ionisierungsenergie, Elektronegativität 
  • Kernreaktionen: Radioaktivität: natürliche und künstliche, Zerfallskinetik, Kernreaktionen, Kernspaltung, Kernfusion 
  • Chemische Bindung: Atombindung: Einfach-, Doppel-, Dreifachbindung, polare Atombindung, Ionenbindung, Metallbindung, zwischenmolekulare Bindungen 
  • Aggregatzustände: Gasförmiger Zustand: ideale u. reale Gase,
    Flüssiger Zustand: Verdampfungsprozess, Siede- und Gefrierpunkt,
    Fester Zustand: Kristallgitter 
  • Thermodynamik, Kinetik chemischer Reaktionen: Energetik chemischer Reaktionen, Aktivierungsenergie, Reaktionsgeschwindigkeit 
  • Stöchiometrie: chemische Formeln und Molekulargewicht, Stoffmenge
    und Avogadrokonstante, Molvolumen, Reaktionen in Lösung, chemische
    Reaktionsgleichungen, stöchiometrische Massenberechnungen 
  • Chemisches Gleichgewicht: Massenwirkungsgesetz, Prinzip vom
    kleinsten Zwang 
  • Säuren und Basen: Ionenprodukt des Wassers, pH-Wert, Säure- und
    baseverhalten, Säure- und Basegleichgewichte: pH-Wert-Berechnungen 
  • Redoxreaktionen 
  • Elektrochemie: Elektrolyse, Galvanische Zelle, Korrosion 
  • Ausgewählte Anwendungsbeispiele
Literatur
  • Chemie, C.Mortimer, U. Müller (Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 2003)
  • Chemie für Ingenieure, Vinke, Marbach (Oldenbourg, 2013)

 

Mathematik I

Empfohlene Vorkenntnisse

Erforderliche Vorkenntnisse: Schulkenntnisse Mathematik, evt. Brückenkurs

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Die Studierenden besitzen das Rüstzeug, wesentliche Wirkungszusammenhänge in den angewandten Wissenschaften nachvollziehen zu können und konstruktiv damit umgehen zu können. Die Studierenden beherrschen die mathematische Fachterminologie, das Instrumentarium und das grundsätzliche Herangehen an Problembehandlungen so, dass sie diese auf konkrete ingenieurmäßige Aufgaben übertragen und anwenden können. Die Studierenden sind in der Lage, Probleme aus der Praxis mit Hilfe des Vorlesungsstoffs selbstständig zu lösen.

Dauer 1
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120
Workload 210
ECTS 7.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Klausurarbeit, 90 Min.

Modulverantwortlicher

Professor Dr. rer. nat. Harald Wiedemann

Empf. Semester 1. Semester
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Bachelor BM, BT, ES, MA, ME, UV - Grundstudium

Veranstaltungen

Mathematik I

Art Vorlesung
Nr. M+V800
SWS 6.0
Lerninhalt
  • Wiederholung der Grundlagen
    Zunächst wird das Basiswissen wiederholt (Mengen, Zahlen, Gleichungen und Ungleichungen, Binome, Rechnen mit Brüchen, Potenzen und Logarithmen), Grundlagen der Aussagenlogik
  • Vektoralgebra und analytische Geometrie
    Nach Einführung der Grundbegriffe und Grundlagen werden die Anwendungsmöglichkeiten besprochen und die Anwendung im 3-dimensionalen Raum geübt, der Zusammenhang mit linearen Gleichungssystemen wird dargestellt
  • Funktionen und Kurven
    Anhand wichtiger Funktionen (ganz- und gebrochenrationale Funktionen, Potenz- und Wurzelfunktionen, trigonometrische Funktionen, Exponential- und Logarithmusfunktion, Hyperbelfunktion) wird der Funktionsbegriff und die Darstellung von Funktionen geübt. Den Abschluss bilden Betrachtungen zur Stetigkeit und zum Grenzwert.
  • Differentialrechnung
    Über die Vertiefung des Grenzwertbegriffs wird die Differentialrechnung eingeführt. Die Ableitungsregeln werden an verschiedenen praktischen Beispielen geübt.
  • Folgen und Reihen
    Der Begriff der Folge wird eingeführt, es werden unendliche Reihen, Potenzreihen und die Taylorentwicklung besprochen.
  • Integralrechnung
    Abschluss bildet die Integralrechnung. Bestimmte und unbestimmte Integrale, Ingerationsregeln und -methoden werden besprochen.
Literatur
  • Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 1, Vieweg, Papula, L. (Vieweg, 2000) 
  • Arens et al: Mathematik, (Spektrum Akademischer Verlag, 2011)

Mathematik II

Empfohlene Vorkenntnisse

Erforderliche Vorkenntnisse: Stoff des Moduls Mathematik I

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Die Studierenden besitzen das Rüstzeug, wesentliche Wirkungszusammenhänge in den angewandten Wissenschaften nachvollziehen zu können und konstruktiv damit umgehen können. Die Studierenden beherrschen die mathematische Fachterminologie, das Instrumentarium und das grundsätzliche Herangehen an Problembehandlungen so, dass sie diese auf konkrete ingenieurmäßige Aufgaben übertragen und anwenden können. Die Studierenden sind in der Lage, Probleme aus der Praxis mit Hilfe des Vorlesungsstoffs selbstständig zu lösen. Durch die bewusste Auswahl an Beispielen und Übungsaufgaben wird der Stoff des Moduls Mathematik I gefestigt.

Dauer 1
SWS 4.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 60
Selbststudium / Gruppenarbeit: 90
Workload 150
ECTS 5.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Klausurarbeit, 90 Min.

Modulverantwortlicher

Professor Dr. rer. nat. Dominik Giel

Empf. Semester 2. Semester
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Bachelor BM, BT, ES, MA, ME, UV - Grundstudium

Veranstaltungen

Mathematik II

Art Vorlesung
Nr. M+V801
SWS 4.0
Lerninhalt
  • Lineare Algebra
    Nach Einführung von Determinanten und Matrizen wird der Zusammenhang zu linearen Gleichungssystemen hergestellt. Eigenwerte und Eigenvektoren werden besprochen.
  • Komplexe Zahl
    Die komplexe Zahl und ihre Darstellungsmöglichkeiten werden diskutiert. Dabei werden die Rechenregeln eingeführt und Möglichkeit der Darstellung der komplexe Funktion einer reellen Veränderlichen als Ortskurve vertieft, ebenso die technischen Anwendungen.
  • Gewöhnliche Differentialgleichungen
    Die Bedeutung der Differentialgleichung und der technische Unterschied zwischen Anfangs- und Randwertproblem werden erläutert. Lösungsmethoden für Differentialgleichungen 1. Ordnung und 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten werden hergeleitet. Die Lösung von linearen Differentialgleichungen n-ter Ordnung mit konstanten Koeffizienten wird sowohl mit dem Exponentialansatz als auch über die Laplace-Transformation gezeigt.
  • Differential- und Integralrechnung für Funktionen von mehreren Variablen
    Den Abschluss bildet die Betrachtung von Funktionen mit mehreren Variablen sowie die Differentiation und Integration dieser Funktione. Substitutionsregeln für Funktionen mehrerer Variabler werden besprochen und auf Koordinatentransformationen angewendet.
Literatur
  • Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 2, Vieweg, Papula, L. (Vieweg, 2000) 
  • Arens et al: Mathematik, (Spektrum Akademischer Verlag, 2011)

Mechanik I

Empfohlene Vorkenntnisse

Mathematik- und Physik-Kenntnisse auf dem Niveau der Sekundarstufe II, insbesondere Vektorrechnung

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Die Studierenden können

  • mit den Begrifflichkeiten der Statik sicher umgehen
  • Linien-, Flächen- und Volumenschwerpunkte bestimmen
  • mechanische Systeme einordnen und in analysierbare Teilsysteme zerlegen
  • die Lösbarkeit von Teilsystemen beurteilen
  • Lagerkräfte und Schnittlasten ermitteln
  • Reibungseinflüsse beurteilen und berücksichtigen
Dauer 1
SWS 4.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 60
Selbststudium / Gruppenarbeit: 90
Workload 150
ECTS 5.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Klausurarbeit, 90 Min.

Modulverantwortlicher

Professor Dr. biol. hum. Steffen Wolf

Empf. Semester 1. Semester
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Bachelor BM, BT, ES, MA, ME, UV - Grundstudium

Veranstaltungen

Technische Mechanik I

Art Vorlesung
Nr. M+V806
SWS 4.0
Lerninhalt
  • Einführung, Lehrsätze der Statik
  • Kraftvektoren, Vektorrechnung
  • Gleichgewicht am Punkt
  • Resultierende von Kräftesystemen
  • Gleichgewicht eines starren Körper
  • Fachwerke und Systeme starrer Körper
  • Schnittgrößen
  • Reibung
  • Schwerpunkte
Literatur
  • Hibbeler R. Technische Mechanik 1: Statik. München: Pearson Education. 2006
  • Gross D, Hauger W, Schnell W, et al. Technische Mechanik: Band 1: Statik. Berlin: Springer. 2004
  • Romberg O, Hinrichs N. Keine Panik vor Mechanik!. Wiesbaden: Vieweg. 2006

Mechanik II

Empfohlene Vorkenntnisse

Erforderliche Grundkenntnisse: Technische Mechanik I, Mathematik I

Lehrform Vorlesung
Lernziele / Kompetenzen

Die Studierenden können

  • kritische Stellen bezüglich des Versagens von mechanischen Strukturen erkennen
  • Zug/Druck-, Biege- und Schubspannungen in mechanischen Strukturen berechnen
  • Zusammenhänge zwischen Spannungen und Dehnungen/Formänderungen herstellen und den
    Anwendungsbereich für linear-elastisches Verhalten abstecken
  • die für verschiedene Belastungsfälle (Zug, Druck, Biegung, Torsion und Knickung) begrenzenden Spannungen identifizieren
  • komplexe Belastungssituation als Überlagerung einfacher Belastungsfälle zusammensetzen
  • Spannungen und Verformungen aus Temperaturänderungen ermitteln
  • Spannungstransformationsgleichungen und Mohrschen Spannungskreis anwenden
Dauer 1
SWS 4.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 60
Selbststudium / Gruppenarbeit: 90
Workload 150
ECTS 5.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Klausurarbeit, 90 Min.

Modulverantwortlicher

Professor Dr.-Ing. Thomas Seifert

Empf. Semester 2. Semester
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Bachelor BM, BT, ES, MA, ME, UV - Grundstudium

Veranstaltungen

Technische Mechanik II

Art Vorlesung
Nr. M+V807
SWS 4.0
Lerninhalt
  • Lineare Elastizitätstheorie (mit Wärmedehnung)
  • Hookesches Gesetz für Normal- und Schubspannungsbeanspruchung
  • Zug und Druck
  • Torsion (rotationssymmetrische Vollquerschnitte, geschlossene dünnwandige Hohlquerschnitte)
  • Biegung
  • Querkraftschub
  • Spannungstransformation, Mohrscher Spannungskreis, (Spannungshypothesen)
  • Knicken
  • Wöchentliche Übungen

 

Literatur
  • Technische Mechanik 2, Festigkeitslehre, Russell C. Hibbeler (Pearson, 2006)
  • Keine Panik vor Mechanik, Romberg, Oliver. Hinrichs, Nikolaus, Wiesbaden, 2008
  • Technische Mechanik 2: Elastostatik, Gross D, Hauger W, Schnell W (Springer, 2000)
  • Technische Mechanik Band 2: Festigkeitslehre, B. Assmann (Oldenbourg, 2003)
  • Technische Mechanik, Band 3: Festigkeitslehre, Holzmann G, Meyer H, Schumpich G (Teubner, 2000)

Physik

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

Die Ingenieurin/Der Ingenieur der Biomechanik benötigt die physikalischen Grundlagen für das Verständnis der im Studium folgenden Fachvorlesungen und insbesondere für alle technischen Fachgebiete in der Praxis.

Die Studierenden müssen in der Lage sein, grundlegende physikalische Aufgabenstellungen zu lösen. Dazu gehört die Anwendung von Erhaltungssätzen, Bewegungsgleichungen und Ergebnissen der modernen Physik.

In der Vorlesung Physik I werden die physikalischen Zusammenhänge anhand konkreter Beispiele vorgestellt, entwickelt, beschrieben und erläutert und die Anwendung spezieller mathematischer Methoden geübt.

Im Praktikum macht die weitgehend selbst aufgebaute Versuchsanordnung, die auch modernen Apparate zugrunde liegenden physikalischen Prinzipien, das Zusammenspiel der benutzten Komponenten und ihre Beeinflussbarkeit durch den/die Experimentator*in deutlich. In den Versuchen wird die Kunst des Messens und Beobachtens, die Gewinnung quantitativer Zusammenhänge, die Erarbeitung physikalischer Sachverhalte und besonders die kritische Erarbeitung physikalischer Sachverhalte und besonders die kritische Wertung der gewonnenen Ergebnisse eingeübt. Ebenso muss sich der/die Experimentator*in mit den benutzten Apparaten und ihrer Funktion vertraut machen.

Die Experimente werden in kleinen, betreuten Gruppen bearbeitet. Die Schlüsselkompetenzen Kommunikationsfähigkeit und Teamfähigkeit sowie die Umsetzung theoretischer Grundlagen in praktische Anwendungen werden eingeübt.

Dauer 1
SWS 6.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 90
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120
Workload 210
ECTS 7.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Physik I: Klausurarbeit, 90 Min., Gewichtung: Note ist Modulnote

Labor Physik: Laborarbeit (muss m. E. attestiert sein); Gewichtung: -

 

Leistungspunkte Noten

 

 

Modulverantwortlicher

Professor Dr. rer. nat. Harald Wiedemann

Empf. Semester 1. Semester
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Bachelor BM, BT, ES, MA, ME, UV - Grundstudium

Veranstaltungen

Physik I

Art Vorlesung
Nr. M+V804
SWS 4.0
Lerninhalt
  • Physikalische Größen und mathematische Grundlagen
    Definitionen und Maßeinheiten; eine Auswahl mathematischer Verfahren in der Physik
  • Mechanik
    Kinematik und Dynamik: Grundgesetze der klassischen Mechanik;
    Mechanik des Massenpunktes;
    Arbeit, Energie und Leistung;
    elastischer und inelastischer Stoß;
    Mechanik des starren Körpers, Translation und Rotation;
  • Wärme
    spezifische Wärme; Wärmeausdehnung
  • Ausgewählte Anwendungsbeispiele
Literatur
  • Physik, D. C. Giancoli (Pearson Education, 2019)
  • Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, P. A. Tipler (Springer Spektrum Verlag, 2019)
  • Physik für Ingenieure, Hering, Martin, Stohrer (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2012)
  • Physik, U. Harten (Springer Vieweg, 2017)
  • Taschenbuch der Physik, H. Kuchling (Carl-Hanser-Verlag, 2014)
  • Taschenbuch der Physik, Stöcker (Verlag Harri Deutsch, 2018)

Physiklabor

Art Labor
Nr. M+V846
SWS 2.0
Lerninhalt

Im Praktikum wird in einfachen Versuchen die Kunst des Messens und Beobachtens, die Gewinnung quantitativer Zusammenhänge, die Erarbeitung physikalischer Sachverhalte und besonders die kritische Wertung der gewonnenen Ergebnisse geübt und sich mit den benutzten Apparaten und ihrer Funktion vertraut gemacht.
Die Experimente werden in kleinen betreuten Gruppen bearbeitet. Am Ende eines jeden Versuchs steht die Anfertigung eines Laborberichts. Dieser beinhaltet neben den theoretischen Grundlagen des Versuchs eine geeignete Darstellung der wichtigsten Ergebnisse inklusive einer Abschätzung der Fehler im Rahmen einer Fehlerrechnung.
Für jeden Versuch ist ein Laborbericht zu erstellen.

Literatur
  • Physikalisches Praktikum, D. Geschke (Teubner, 2001)
  • Praktikum der Physik, W. Walcher (Teubner, 2000)
  • Physik, D. C. Giancoli (Pearson Education, 2009)
  • Physik für Wissenschaftler und Ingenieure, P. A. Tipler (Springer Spektrum Verlag, 2015)
  • Taschenbuch der Physik, H. Kuchling (Carl-Hanser-Verlag, 2014)

Technische Dokumentation und CAD

Empfohlene Vorkenntnisse

Komplexe energietechnische Anlagen sind 3-D-Puzzles mit 100.000 Norm- und Sonderteilen, die beanspruchungs-, fertigungs- und werkstoffgerecht gestaltet werden müssen und darüber hinaus, bei der Beteiligung verschiedener Disziplinen, auch noch wirtschaftlich funktionieren sollen. Daher ist das Modul interdisziplinär ausgerichtet und berücksichtigt Grundlagenwissen verschiedener Disziplinen einschließlich der Dimensionierung von Maschinenelementen, Halbzeugen, Baugruppen, Package Units, Teilanlagen, Gerüsten usw.

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

Technische Dokumentation:

  • Die Lehrveranstaltung vermittelt Grundkenntnisse zur normgerechten technischen Darstellung von Bauteilen und Baugruppen des Maschinenbaus.
  • Die Studierenden verschaffen sich in der Veranstaltung "Technische Dokumentation" einen Überblick über die technischen Regelwerke und die Bedeutung der nationalen und internationalen Normung für die Konstruktion und die Anwendung von Maschinenelementen.
  • Die Studierenden erlernen die grundlegenden Techniken des techni-schen Zeichnens als Informationsmittel für Konstruktion und Fertigung, das Erstellen und Lesen technischer Zeichnungen.

Grundlagen CAD:

  • Die Studierenden erlernen in der Veranstaltung Grundlagen CAD wie man eine komplexe energietechnische Anlage iterativ und parallel plant
  • Die Studierenden erwerben Kenntnisse über allgemeine Methoden, Arbeitstechniken, Zeichnungsarten und Informationsgehalte zur 3D-Modellierung von komplexen energietechnischen Anlagen

Die Studierenden sammeln ihre ersten Erfahrungen in der Erstellung von isometrischen Darstellungen (komplett, Anbau, projektorientiert), verschiedenen Fließbildern mit und ohne Zusatzinformationen sowie die anzuwendenden Methoden bei der Planung komplexer energietechnischer Anlagen.

Dauer 1
SWS 4.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 60
Selbststudium / Gruppenarbeit: 90
Workload 150
ECTS 5.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Klausurarbeit, 90 Min., und Laborarbeit (muss m. E. attestiert sein)

Gewichtung der Modulnote: 80 % Klausur, 20 % Laborarbeit

Leistungspunkte Noten

 

 

Modulverantwortlicher

Professor Dr.-Ing. Christian Wetzel

Empf. Semester 2. Semester
Haeufigkeit jedes Semester
Verwendbarkeit

Bachelor BM - Grundstudium

Veranstaltungen

Technische Dokumentation und CAD

Art Vorlesung/Labor
Nr. M+V1003
SWS 4.0
Lerninhalt

Technische Dokumentation:

  • Grundlagen des Technischen Zeichnens: Zeichnungsformate,
  • Anordnung der Ansichten und Linienarten in technischen Zeichnungen
  • Positionsnummern, Zeichnungsarten, Schriftfelder, Stücklisten und Faltung auf Ablageformat.
  • Bemaßungsregeln und Maßeintragung in Zeichnungen, Längen- und Winkelmaße, technische Oberflächen, Rauheitskenngrößen, Maßtoleranzen, Toleranzangaben, Passungsangaben, Form- und Lagetoleranzen
  • Werkstück-Ansichten, Einzelheiten, Schnittdarstellung
  • Abwicklungen und Durchdringungen
  • Bemaßung von geometrischen Körpern, Angaben zur Oberflächen-behandlung (Härteangaben)
  • Darstellung und Bemaßung von Normteilen und Schweißverbindungen
  • Werkstoffe
  • Die zu behandelnden Themen werden anhand von Übungen vertieft.

CAD:

  • Schematische Zeichnungen
    Grundfließbild, Verfahrensfließbild, RI-Fließbild, MSR-Kreisschemata, elektrotech-nische Schaltpläne
  • Maßstäbliche Zeichnungen
    Zweidimensionale Konstruktionszeichnungen, Zweidimensionale Lage- und Aufstellungsplanung, lsometrien
  • Dreidimensionale Zeichnungen
    Rohrleitungsplanung, Aufstellungsplanung
  • Informationsverarbeitung und Datenbanken
    Anforderungen bei systematischer Anlagenplanung, Informationsflussanalyse bei Anlagenplanung, Integrierte Informationsverarbeitung im Anlagenbau, Integration von EDV-Systemen zur Rohrleitungsplanung auf Basis einer Ingenieurdatenbank, PFPD- ein DV-System für die Erstellung von Prüffolgeplänen und Dokumentation von Bauprüfungen von Anlagen und Teilanlagen
  • Kopplung von CAD mit Berechnungsprogrammen
  • Dokumentation
    rechnergestützt, Grundstruktur Gesamtdokumentation, Projekt, Engineering, Genehmigung, Beschaffung, Anlage, Betrieb, Rückbau, As-built, Dokumenten-kennzeichnung, Anforderungen an den Rohrteile-/Rohrklassenkatalog
  • Anwendung
    Durchgängige CAD-3D-Anlagenplanung, Rohrleitungsplanung mit 3D-CAD, Planung verfahrenstechnischer Anlagen mit CAD-Einsatz
  • Vom CAD zum BIM für TGA
Literatur

Technische Dokumentation:

  • Hoischen, H., Fritz, A.: Technisches Zeichnen - Grundlagen, Normen, Beispiele, Darstellende Geometrie, Geometrische Produktspezifikation, 37. Auflage, Cornelsen-Verlag Berlin, 2020
  • Tabellenbuch Metall mit Formelsammlung, 48. Auflage, Europa-Lehrmittel Verlag, 2019, korrigierter Nachdruck 2020
  • Tabellenbuch Anlagenmechanik für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik,3. Auflage, Westermann, 2018
  • Tabellenbuch Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik, 2. Auflage, Europa-Lehrmittel Verlag, 2012
  • Kurz, U., Wittel, H.: Böttcher/Forberg Technisches Zeichnen. Grundlagen, Normung, Übungen und Projektaufgaben, 26. Auflage, Springer Vieweg Verlag, 2013
  • Labisch, Weber: Technisches Zeichnen - Grundkurs, 4. Auflage, Springer Vieweg Verlag, 2013

CAD:

  • Vorlesungsunterlagen
  • PERINORM
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