Modulbezeichnung: Numerische Mechanik (FTB 620) Modulniveau

Modulbezeichnung:
Numerische Mechanik (FTB 620)
Modulniveau
Bachelor, Hauptstudium
ggf. Kürzel
FTB 621
ggf. Untertitel
ggf. Lehrveranstaltungen:
Numerische Mechanik
Studiensemester:
6
Modulverantwortliche(r):
Prof. Dr. Otto Iancu
Dozent(in):
Prof. Dr. Otto Iancu
Sprache:
Deutsch
Zuordnung zum Curriculum
Bachelor-Studiengang Fahrzeugtechnologie
Lehrform/SWS:
Vorlesung mit integrierten Übungen, 3 SWS ca. 30 – 60 Studierende, in
Übungen die halbe Zahl der Teilnehmer
Arbeitsaufwand:
Gesamt: 90 h; Präsenzzeit: 45 h; Eigenstudium: 45 h
Kreditpunkte:
3 cp
Vorraussetzungen nach
Studienprüfungsordnung:
Abgeschlossenes Grundstudium
Empfohlene
Voraussetzungen:
Höhere Mathematik 1,2 3, Technische Mechanik 1, 2, 3
Angestrebte Lernergebnisse:
Die Studierenden sollen in der Lage sein einfache Mechanikaufgaben mit
der Methode der finiten Elemente zu lösen. Dabei soll die
Vorgehensweise mit Hilfe der Matrizenrechnung in ein
Berechnungsprogramm implementiert werden. Die Ergebnisse müssen
interpretiert und präsentiert werden.
Zum Abschluss des Moduls sollen die Studierenden
Finite Elemente Modelle zur Lösung von Mechanikaufgaben aufstellen
und berechnen. Dabei sollen die Ergebnisse auf Genauigkeit und
Plausibilität überprüft werden. Ein Vergleich mit den analytischen
Lösungen aus der Technischen Mechanik soll die Vor- und Nachteile der
Methode der finiten Elemente zeigen.
Inhalt:
Vorlesung Numerische Mechanik
Die Vorlesung gliedert sich in Teil A: Allgemeine Numerische Mechanik
mit ca. 2 SWS und Teil B: Ausarbeitung unter Anleitung eines Referats
zur selbständigen numerischen Berechnung einer Aufgabe aus der
technischen Mechanik mit der Methode der finiten Elemente 1 SWS.
Teil A:
 Differentialgleichungen physikalischer Prozesse,
Energieprinzipien, Arbeitssatz, Prinzip der virtuellen
Verschiebungen,
 Methode der finiten Elemente, Grundprinzip, Anwendungsbereich
und Beschränkungen
 Vektoren und Matrizen
 Das Prinzip der FEM an ausgewählten Beispielen, Stabelemente,
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Vgl. Europäische Kommission: Vorlage für eine Empfehlung des Europäischen Parlaments und des Rates zur Einrichtung eines
Europäischen Qualifikationsrahmens für lebenslanges Lernen, KOM(2006) 479 endg., 2006/0163 (COD), Brüssel 05.09.2006
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Formfunktionen und Diskretisierung, Balkenelement
FEM in der Kontinuumsmechanik, lineares Scheibenelement,
Anwendung ebener Scheibenelemente, Postprocessing,
Konvergenz der Ergebnisse
Finite Elemente und Modellierungshinweise, 1D, 2D und 3D Finite
Elemente, Modellierungshinweise, Auswertung der Ergebnisse,
Fragen zum Verständnis
Teil B:
Fallstudien: z. B. Rechteckträger mit variablem Querschnitt unter Zug und
Temperaturbelastung
Varianten Untersuchung:
Einfluß der Elementwahl auf das FE-Ergebnis
Einfluß der Materialzusammensetzung auf das FE-Ergebnis
Einfluß der Diskretisierung auf das FE-Ergebnis
Fallstudie: Dynamisches Verhalten eines Feder-Masse-Schwingers
Varianten Untersuchung.
Studien-/Prüfungsleistungen:
Die theoretischen und angewandten Kenntnisse der Studierenden in der
Numerischen Mechanik werden in einem Referat mit einer Dauer von 20
Minuten und einer Präsentation benotet.
Medienformen:
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Literatur:
Literatur
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Tafelanschrieb
Scriptae
Projektion (Folien, Beamer)
Übungsaufgaben die (teilweise) vorgerechnet werden
Eigenes Skript
O-E Bernhardi, Skript zu FEM
Hahn, Hans Georg, Methode der finiten Elemente in der
Festigkeitslehre, Akademische Verlagsgesellschaft, Frankfurt am
Main, 1975, ISBN: 3 – 400 – 00208 – 9
Müller, Günter & Co, FEM für Praktiker, Band 1,2,3 expert verlag,
Renningen, 2001, ISBN 3 - 8169 - 1857 – 3, - 1817 – 4, - 1858 1
Gross, Hauger, Schnell, Wriggers, Technische Mechanik 4,
Springer 1993, ISBN 3-540-56629-5
Hildebrand, Francis, Methods of Applied Mathematics, Dover
Publications, 1965, ISBN 0-486-67002-3
Cook, R.D., Malkus, D.S., Plesha, M.E., Concepts and
applications of finite element analysis, John wiley & Sons, New
York, 3. edition, 1989, ISBN: 0-471-84788-7
Vgl. Europäische Kommission: Vorlage für eine Empfehlung des Europäischen Parlaments und des Rates zur Einrichtung eines
Europäischen Qualifikationsrahmens für lebenslanges Lernen, KOM(2006) 479 endg., 2006/0163 (COD), Brüssel 05.09.2006