Betriebsfestigkeit und Strukturoptimierung - Detailansicht

Betriebsfestigkeit:
-Einführung
-Wöhlerversuch
-Einflüsse auf die Betriebsfestigkeit
-Beanspruchung
-Rechnerische Lebensdauerermittlung

Strukturoptimierung:
-Einführung
-Grundlagen der Strukturoptimierung
-Optimierung ohne Restriktionen
-Optimierung mit Restriktionen
-Approximationsbasierte Optimierung
-Optimierungsstrategien
-Topologieoptimierung
-Formoptimierung

Softwareübungen:
-Parameteroptimierung
-Parameterstudien
-Topologieoptimierung
-Formoptimierung
-Betriebsfestigkeit

Betriebsfestigkeit:

-Forschungskuratorium Maschinenbau (FKM): FKM-Richtlinie Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile aus Stahl, Eisenguss- und Aluminiumwerkstoffen. 7., überarbeitete Ausgabe; VDMA; 2020.

-Haibach, E.: Betriebsfestigkeit - Verfahren und Daten zur Bauteilberechnung. Springer; 2006.

-Köhler, M. et al.: Zählverfahren und Lastannahme in der Betriebsfestigkeit. Springer; 2012.

-Läpple, V.: Einführung in die Festigkeitslehre. Springer Vieweg; 2016.

-Radaj, D.; Vormwald, M.: Ermüdungsfestigkeit - Grundlagen für Ingenieure. Springer; 2007.

-Richard, H.A.; Sander, M.: Ermüdungsrisse - Erkennen, sicher beurteilen, vermeiden. Springer Vieweg; 2012.

-Sander, M.: Sicherheit und Betriebsfestigkeit von Maschinen und Anlagen - Konzepte und Methode zur Lebensdauervorhersage. Springer Vieweg; 2018.

-Schijve, J.: Fatigue of Structures and Materials. Springer; 2009.

-Wächter, M.; Müller, C.; Esderts, A.: Angewandter Festigkeitsnachweis nach FKM-Richtlinie. Springer Vieweg; 2021.

Strukturoptimierung:

-Harzheim, L.: Strukturoptimierung – Grundlagen und Anwendungen. Europa-Lehrmittel, 2014.

-Schumacher, A.: Optimierung mechanischer Strukturen – Grundlagen und industrielle Anwendungen. Springer Vieweg; 2020.

HINWEIS: Diese Lehrveranstaltung wird bis auf Weiteres immer nur im Wintersemester (1 Mal jährlich) angeboten.

Wissen und Verstehen: Vertiefung einzelner Bestandteile des Wissens
Absolventinnen und Absolventen können die Mechanismen der Materialermüdung und die Konzepte der Betriebsfestigkeit erläutern. Sie können den Wöhlerversuch erläutern und die Methoden der verschiedenen Optimierungsverfahren differenzieren.

Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen/Kunst: Nutzung und Transfer
Absolventinnen und Absolventen können die Lebensdauer von Bauteilen berechnen und die Ergebnisse des Wöhlerversuchs geeignet auf Berechnungsverfahren anwenden. Sie können die wichtigsten Einflussgrößen auf die Lebensdauer eines Bauteiles beurteilen und Beanspruchungen für Berechnungsverfahren aufbereiten.
Absolventinnen und Absolventen sind in der Lage Strukturoptimierungen mit kommerzieller Software durchzuführen und die Ergebnisse zu interpretieren. Sie können Optimierungsprobleme definieren.

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

Wissenschaftliches / künstlerisches Selbstverständnis und Professionalität
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.

Mathematik 1, 2 und 3 Technische Mechanik 1 und 2

Ein paralleles Absolvieren des Moduls FEM (Finite Elemente Methode) ist empfohlen.

IT-Werkzeuge

ACHTUNG: Findet nur im Wintersemester statt

Benotete Prüfungsleistung: Portfolioprüfung (Digitale Prüfung/Klausur (90 min) und Praktische Arbeit; Details werden in der Veranstaltung und in Moodle bekanntgegeben.)

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