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Lineare und nichtlineare FEM - Detailansicht

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Grunddaten
Veranstaltungsart Vorlesung Langtext
Veranstaltungsnummer 10409 Kurztext
Semester WiSe 2022/23 SWS 4
Erwartete Teilnehmer/-innen Max. Teilnehmer/-innen
Rhythmus Jedes 2. Semester Studienjahr
Hyperlink  
Sprache Deutsch


Zugeordnete Person
Zugeordnete Person Zuständigkeit
Winkler, Michael, Professor verantwortlich
Laut SPO für
Abschluss Studiengang Semester Kategorie ECTS
Master mit vorausg. Absch Produktentwicklung im Maschinenbau 1 - 1 Pflichtfach 4
Prüfungen / Module
Prüfungsnummer Prüfungsversion Modul
7572 10 Lineare und nichtlin. FEM
Zuordnung zu Einrichtungen
Fakultät Maschinenbau
Inhalt
Inhalt

In diesem Modul werden die Inhalte zu linearer und nichtlinearer FEM inklusive der entsprechenden Theorien zur Höheren Technischen Mechanik behandelt.

Bestandteile der Höheren Technischen Mechanik sind:
- Lineare Elastizitätstheorie
- Plastizitätstheorie
- Grundlagen zu geometrischer Nichtlinearität

Bestandteile der linearen und nichtlinearen FEM sind:
- Grundprinzip linearer FEM anhand einfacher Elementtypen (Stab, Balken)
- Elementtypen
- Vernetzung und Lasteinleitung
- Festigkeitsbewertung
- Kontakt (nichtlineare FEM)
- Schraubenmodellierung  (nichtlineare FEM)
- Geometrische Nichtlinearitäten (nichtlineare FEM)
- FEM in der Umformsimulation  (nichtlineare FEM)
- Durchführung von Parameterstudien und -optimierungen

Die lineare und nichtlineare FEM wird zusätzlich durch die praktische Anwendung mit kommerzieller FEM-Software vertieft. Hierzu gehören z.B. Übungen zu den folgenden Themen:
- Aufbau und Auswertung von Strukturen mit 1D-, 2D- und 3D-Elementen
- Aufbau und Auswertung von Strukturen aus mehreren Bauteilen unter Berücksichtigung von Nichtlinearitäten (v.a. Kontakt)
- Aufbau und Auswertung von Umformsimulationen unter Berücksichtigung sämtlicher Nichtlinearitäten
- Durchführung und Auswertung von Parameterstudien und -optimierungen

Literatur

- Altair Hyperworks: Practical Aspects of Finite Element Simulation – A Study Guide. 2019.
- Altair: Ergänzende Informationen unter http://www.altairuniversity.com/academic/
- Birkert, A.; Haage, S.; Straub, M.: Umformtechnische Herstellung komplexer Karosserieteile. Springer Vieweg; 2013.
- Dankert, J.; Dankert, H.: Technische Mechanik – Statik, Festigkeitslehre, Kinematik/Kinetik. Springer Vieweg; 2013.
- Gross, Hauger, Wriggers: Technische Mechanik 4: Hydromechanik, Elemente der Höheren Mechanik, Numerische Methoden. Springer Vieweg; 2018.
- Klein, B.: FEM. Springer Vieweg; 2015.
- Rieg, F.; Hackenschmidt, R.; Alber-Laukant, B.: Finite Element Analysis for Engineers. Hanser; 2014.
- Rösler, Harders, Bäker: Mechanisches Verhalten der Werkstoffe. Springer Vieweg; 2016.
- Rust, W.: Nichtlineare Finite-Elemente-Berechnungen. Springer Vieweg; 2016.
- Siegert, K. (Hrsg.): Blechumformung. Springer Vieweg; 2015.
- Wagner, M.: Lineare und nichtlineare FEM - Eine Einführung mit Anwendungen in der Umformsimulation mit LS-DYNA®. Springer Vieweg; 2019.

Lernziele

Die Absolventinnen und Absolventen können die Grundlagen der linearen Elastizitätstheorie für 3D-Strukturen erläutern.
Die Absolventinnen und Absolventen können die Theorien für Linien- und Flächentragwerke inklusive der Anwendung auf Beulrechnungen erläutern.
Die Absolventinnen und Absolventen können die theoretischen Grundlagen der Finite Elemente Methode inklusive des Ablaufes einer FEM-Berechnung erläutern.
Die Absolventinnen und Absolventen können erläutern, wie FEM-Ergebnisse zustande kommen.
Die Absolventinnen und Absolventen können die theoretischen Hintergründe zu Umformsimulationen erläutern.
Die Absolventinnen und Absolventen können die theoretischen Hintergründe zu Parameterstudien und -optimierungen erläutern.

Die Absolventinnen und Absolventen können konkrete Problemstellungen mit Hilfe der linearen Elastizitätstheorie für 3D-Strukturen lösen.
Die Absolventinnen und Absolventen können Probleme mit Hilfe der Theorien verschiedener Linien- und Flächentragwerke inklusive der Beulrechnung lösen.
Die Absolventinnen und Absolventen können einfache Aufgaben der Elastostatik mit Hilfe der Finite Elemente Methode lösen.
Die Absolventinnen und Absolventen können strukturmechanische Problemstellungen mit kommerzieller FEM-Software lösen (Praktikum).
Die Absolventinnen und Absolventen können FEM-Ergebnisse interpretieren und bewerten.
Die Absolventinnen und Absolventen können Umformsimulationen mit kommerzieller Software durchführen, interpretieren und bewerten.
Die Absolventinnen und Absolventen können Parameterstudien und -optimierungen mit kommerzieller Software durchführen, interpretieren und auswerten.

Die erworbene Kompetenz im Bereich der Kommunikation ist das Erstellen von Berechnungsberichten nach wissenschaftlichen Grundsätzen.
Außerdem wird die Kompetenz der Kommunikation durch das projektorientierte Konzept unterstützt, da die Studierenden untereinander und mit dem Dozenten fachliche Diskussionen führen.

Die Absolventinnen und Absolventen erwerben insbesondere bei der Bearbeitung der Praktischen Arbeiten einen hohen Grad an Professionalität bei der Durchführung numerischer Berechnungsaufgaben, wie sie (wenn auch in anderem Umfang) auch in der industriellen Praxis vorkommen. Zur Lösung ingenieurwissenschaftlicher Berechnungsaufgaben gehört dabei insbesondere das gewissenhafte Durchführen einer Berechnung, was Modellaufbau, Berechnung, Auswertung und Modellkontrolle/-validierung beinhaltet.
Die Absolventinnen und Absolventen eignen sich außerdem außerdem die Fähigkeit an, Ihren Lernprozess selbst zu steuern (Zeitplanung, Selbststudiumsfähigkeiten), so wie es im Beruf später auch verlangt wird.

Voraussetzungen

Grundlagen aus dem Bachelorstudium in den Bereichen Technische Mechanik und Mathematik

Leistungsnachweis

benotet; Portfolioprüfung (Details werden in der Veranstaltung und in Moodle bekanntgegeben)


Strukturbaum
Die Veranstaltung wurde 1 mal im Vorlesungsverzeichnis WiSe 2022/23 gefunden: