CAE von Sensoren und Aktoren (CAE)7.5 ECTS
(englische Bezeichnung: CAE of Sensors and Actuators)
(Prüfungsordnungsmodul: Mechatronics)

Lehrveranstaltungen:

• • CAE von Sensoren und Aktoren
    (Vorlesung, 2 SWS, Michael Nierla, Mo, 8:15 - 9:45, SR 02.028)
  • Übungen zu CAE von Sensoren und Aktoren
    (Übung, 2 SWS, Michael Nierla, Di, 18:15 - 19:45, SR 02.028; ab 24.10.2017)
  • Projektübung zu CAE von Sensoren und Aktoren
    (Übung, 2 SWS, Michael Nierla, Mi, 14:15 - 15:45, SR 02.028; ab 25.10.2017)

Inhalt:

In dieser Lehrveranstaltung werden den Studierenden verschiedene numerische Verfahren zur computergestützten Simulationvon elektromechanischen Sensoren und Aktoren anhand von praktischen Beispielen vermittelt. Dabei werden zuerst in einer kurzen Einführung die Grundlagen der Finiten-Elemente-Methode erläutert. Schwerpunkt der Vorlesung bildet die physikalische Modellierung des elektromagnetischen, mechanischen und akustischen Feldes.

In this course, the students are taught various numerical methods concerning the simulation of electromechanical sensors and actuators with the help of practical examples. The course starts with a short introduction to the Finite Element Method. The focus of the course lies on the physical modelling of electromagnetic, mechanical and acoustic fields.

Lernziele und Kompetenzen:

Mit den in dieser Lehrveranstaltung vermittelten Kenntnissen soll der Student in der Lage sein, Finite-Elemente-Simulationen für den Designprozess von modernen Sensoren und Aktoren anzuwenden, Oberflächenwellenfilter, Ultraschall-Distanzsensor usw.).
Die Studierenden

• kennen und erläutern die Grundlagen der Finiten-Elemente-Methode (schwache Formulierung, Diskretisierung, Lösen linearer Gleichungssysteme)

• kennen die Grundgleichungen der behandelten Feldprobleme (Akustik, Elektrostatik, Magnetik und Mechanik) und verstehen deren Aussage

• verwenden Simulationsprogramme (Ansys, NACS) zur Lösung von einfachen Problemstellungen aus den besprochenen Feldproblemen

• wählen zur Lösung der gestellten Aufgaben geeignete Analyseverfahren (statische, transiente, harmonische, Eigenfrequenz)

• überprüfen ihre Ergebnisse mit Hilfe von analytischen Formeln und geeigneten Visualisierungen (Graphen, Konturverläufe, Potentiallinien)

• organisieren selbständig die Bearbeitung der Übungsaufgaben in Gruppen

• formulieren und präsentieren ihre Ergebnisse

After this course, the students shall be able to apply Finite Element Simulations to the design process of modern sensors and actuators (eddy current sensors, magnetic valves, surface acoustic wave (saw) filters, ultrasound distance sensors etc.).
The students

• know and explain the basics of the Finite Element Method (weak formulation, discretization, solution of linear systems of equations)

• know the basic equations of the taught physical fields (acoustics, electrostatics, magnetics and mechanics) and understand their meaning

• use simulation tools (Ansys, NACS) to solve simple problems, which deal with the discussed physical fields

• select appropriate analysis techniques to solve the given problems (static, transient, harmonic, eigenfrequency analysis)

• verify the calculated results by means of analytic formulas and suitable visualizations (graphs, contour plots, potential curves)

• organize their work on the exercise task self-dependently in groups

• formulate and present their results
  

Literatur:

Kaltenbacher, M.: Numerical Simulation of Mechatronic Sensors and Actuators, 3rd edition, Springer 2015
Ida, N.; Bastos, J. P. A.: Electromagnetics and Calculation of Fields, Springer 1997
Ziegler, F.: Mechanics of Solids and Fluids, Springer 1995

Weitere Informationen:

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
   (Po-Vers. 2013 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Mechatronics)

Studien-/Prüfungsleistungen:

CAE von Sensoren und Aktoren mit Projektübung (Prüfungsnummer: 60811)

(englischer Titel: CAE of Sensors and Actuators)

Prüfungsleistung, mehrteilige Prüfung, Dauer (in Minuten): 90, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
90-minütige schriftliche Prüfung sowie erfolgreiches Absolvieren der Projektübungen Bearbeiten von individuellen Projekten und Projektpräsentation

Erstablegung: WS 2017/2018, 1. Wdh.: SS 2018

1. Prüfer:

Stefan Rupitsch