Lineare und nichtlineare FEM - Detailansicht

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 (siehe Praktikum lineare und nichtlineare FEM).

- Altair Hyperworks: Practical Aspects of Finite Element Simulation. 2021.
- 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; 2023.
- 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; 2019.
- 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; 2022.

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 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.

Grundlagen aus dem Bachelorstudium in den Bereichen Technische Mechanik und Mathematik

Benotete Prüfungsleistung: Portfolioprüfung (Digitale Prüfung/Klausur (120 min) und Praktische Arbeit; Details werden in der Veranstaltung und in Moodle bekanntgegeben.)

Modulprüfung: "Lineare und nichtlineare FEM" und "Praktikum lineare und nichtlineare FEM"

Zugelassene Hilfsmittel für die digitale Prüfung: alle (Details siehe Moodle)