Maschinenbau / Mechanical Engineering

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Fakultät M+V

Modulhandbuch

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Modulhandbuch

Finite Elemente Methode

Empfohlene Vorkenntnisse

Technische Mechanik I, II und III, Mathematik I, II und III und Maschinenelemente I und II
Lehrform Vorlesung/Übung
Lernziele / Kompetenzen

Die Vorlesung soll den Studierenden den Zugang zu den Methoden der Finiten Elementen (FEM) öffnen, die zugrunde liegenden theoretischen Hintergründe aufzeigen und die Verbindungen zur "klassischen Mechanik" herstellen. Insbesondere lernt der Studierende die vielfältigen und klassischen Berechnungen nicht zugänglichen Aufgaben der Kontinuumsmechanik zu bearbeiten.
Der Studierende kann die unterschiedlichsten Aufgaben der Mechanik (aus Statik, Festigkeitsmechanik und Kinetik) mittels Ansys lösen und die Ergebnisse richtig interpretieren. Er lernt die vielen Fehlerquellen und Ungenauigkeiten kennen – wie auch die Grenzen der FEM.
Der Studierende wird in die Lage versetzt, nach weiterer Einarbeitung (z.B. in Spezialgebiete) komplexe Aufgaben selbstständig zu lösen.
Dauer 1
SWS 4.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 60
Selbststudium / Gruppenarbeit: 90
Workload 150
ECTS 5.0
Leistungspunkte Noten

Finite Elemente Methode: Klausurarbeit, 90 min.

Finite Elemente Methode Übungen: Laborarbeit.
Modulverantwortlicher

Prof. Dr. rer. nat. Harald Wiedemann
Empf. Semester 1-2
Haeufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Master MA
Veranstaltungen

Finite Elemente Methode

Art Vorlesung
Nr. M+V303
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Einführung
  • Matrixmethoden
  • Matrix-Steifigkeitsmethode 
  • Elastisches Kontinuum
  • Variationsrechnung 
  • Energiemethoden 
  • Näherungsverfahren und Konvergenz 
  • Nichtlinearitäten
Literatur
  • EM für Praktiker, Bd.1: Grundlagen, Günter Müller, Clemens Groth (Expert-Verlag, 2000)
  • FEM für Praktiker, Bd.2: Strukturmechanik, Ulrich Stelzmann, Clemens Groth, Günter Müller (Expert-Verlag, 2000)
  • Finite Elemente für Ingenieure 1 und 2,, Betten, (Springer, 2000)

Finite Elemente Übungen

Art Übung
Nr. M+V304
SWS 2.0
Lerninhalt

Es sind etwa 10 Übungsaufgaben nacheinander im Wochenrhythmus zu bearbeiten. Die Bearbeitung erfolgt in Dreiergruppen. Zur Unterstützung der Bearbeitung werden Lösungshinweise und Begleitmaterialien ausgegeben. Über jede Aufgabe ist kurzfristig ein Bericht anzufertigen, der die Grundlage für die Bewertung darstellt.
Die einzelnen Aufgaben werden ständig verändert und behandeln beispielsweise
- Statisch überbestimmtes räumliches Fachwerk
- Bandfeder mit geometrischer Nichtlinearität
- Gekrümmte statisch überbestimmt gelagerte Feder
- Knickstab veränderlicher Steifigkeit
- Kerbwirkung an einer Scheibe
- Tellerfeder
- Hertzsche Pressung
- Gummifeder als Volumenmodell
- Eigenschwingungen eines 2D / 3D - Körpers
- Temperaturverteilung und dadurch induzierte Spannungen
- Optimierung eines Trägers mit verschiedenen Zielfunktionen
Literatur
  • FEM für Praktiker, Bd.1: Grundlagen, Günter Müller, Clemens Groth (Expert-Verlag, 2000)
  • FEM für Praktiker, Bd.2: Strukturmechanik, Ulrich Stelzmann, Clemens Groth, Günter Müller (Expert-Verlag, 2000)
  • Finite Elemente für Ingenieure 1 und 2,, Betten, (Springer, 2000)
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