Methode der Finiten Elemente (2V+2Ü) (FEM)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Finite Element Method (2L+2E))

Lehrveranstaltungen:

• • Methode der Finiten Elemente
    (Vorlesung, 2 SWS, Kai Willner, Fr, 10:15 - 11:45, H9; erster Vorlesungstermin: *Do, 19.04., 12:15-13:45 Uhr*)
  • Übungen zur Methode der Finiten Elemente
    (Übung, 2 SWS, Markus Kraus, Do, 12:25 - 13:55, H9)
  • Tutorium zur Methode der Finiten Elemente (optional)
    (Tutorium, Markus Kraus, Do, 16:00 - 17:30, H9)

Empfohlene Voraussetzungen:

grundlegende Kenntnisse in Technischer Mechanik und Mathematik

Es wird empfohlen, folgende Module zu absolvieren, bevor dieses Modul belegt wird:

Statik und Festigkeitslehre (SS 2011)
Statik, Elastostatik und Festigkeitslehre (WS 2010/2011)

Inhalt:

Modellbildung und Simulation

Mechanische und mathematische Grundlagen

• Das Prinzip der virtuellen Verschiebungen

• Die Methode der gewichteten Residuen
  

Allgemeine Formulierung der FEM

• Formfunktionen

• Elemente für Stab- und Balkenprobleme

• Locking-Effekte

• Isoparametrisches Konzept

• Scheiben- und Volumenelemente
  

Numerische Umsetzung

• Numerische Quadratur

• Assemblierung und Einbau von Randbedingungen

• Lösen des linearen Gleichungssystems

• Lösen des Eigenwertproblems

• Zeitschrittintegration

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden

• sind vertraut mit der grundlegenden Idee der FEM und den wesentlichen Komponenten von FE-Programmen;

• können lineare Probleme der Elastostatik und Elastodynamik mit Hilfe der FEM modellieren

• und dabei geeignete Elementtypen und Berechnungsverfahren auswählen;

• haben einen Einblick in die Grenzen der Methode und die Schwierigkeiten bei spezifischen Problemen;

• haben einen Einblick in die Anwendung der FEM auf nichtmechanische Feldprobleme

Literatur:

• Knothe, Wessels: Finite Elemente, Berlin:Springer

• Hughes: The Finite Element Method, Mineola:Dover

Weitere Informationen:

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Berufspädagogik Technik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2010 | Bachelorprüfung | Methode der Finiten Elemente)
2. Berufspädagogik Technik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2011 | Studienrichtung Metalltechnik | Bachelorprüfung | Methode der Finiten Elemente)
3. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2007 | Bachelorprüfung | Technische Wahlmodule | Methode der Finiten Elemente)
4. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2009 | Bachelorprüfung | Technische Wahlmodule | Methode der Finiten Elemente)
5. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2010 | Bachelorprüfung | Technische Wahlmodule | Methode der Finiten Elemente)
6. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
   (Po-Vers. 2008 | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Angewandte Mathematik | Methode der Finiten Elemente)
7. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
   (Po-Vers. 2008 | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Methode der Finiten Elemente)
8. Maschinenbau (Bachelor of Science): 4. Semester
   (Po-Vers. 2007 | Pflichtmodule | Methode der Finiten Elemente)
9. Maschinenbau (Bachelor of Science): 5. Semester
   (Po-Vers. 2009s | Pflichtmodule | Methode der Finiten Elemente)
10. Maschinenbau (Bachelor of Science): 4. Semester
    (Po-Vers. 2009w | Pflichtmodule | Methode der Finiten Elemente)
11. Mechatronik (Bachelor of Science): ab 3. Semester
    (Po-Vers. 2007 | Wahlpflicht- und Wahlmodule | Wahlpflichtmodule | Katalog | Methode der Finiten Elemente)
12. Mechatronik (Bachelor of Science): ab 3. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Wahlpflicht- und Wahlmodule | Wahlpflichtmodule | Katalog | Methode der Finiten Elemente)
13. Mechatronik (Master of Science): ab 1. Semester
    (Po-Vers. 2010 | Wahlpflichtmodule | Katalog | Methode der Finiten Elemente)
14. Mechatronik (Master of Science): ab 1. Semester
    (Po-Vers. 2010 | Vertiefungsrichtungen | Technische Mechanik | Methode der Finiten Elemente)
15. Medizintechnik (Bachelor of Science): 6. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Modulgruppen B6 und B8.2 - Kompetenzfeld Gerätetechnik | Modulgruppe B8.2 - Vertiefungsmodule MB/WW/CBI | Methode der Finiten Elemente)
16. Medizintechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2011 | Modulgruppen M1 - M8 | Fachrichtung "Medizinische Gerätetechnik, Produktionstechnik und Prothetik" | M5 Kernfächer der Medizintechnik II | Methode der Finiten Elemente)
17. Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2007 | PO-Version 2007 | Bachelorprüfung | 1.-2. Ingenieurwissenschaftliches Wahlpflichtmodul in der Studienrichtung Maschinenbau | Methode der Finiten Elemente)
18. Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2008 | Studienrichtung Maschinenbau | weitere Bachelorprüfungen | Ingenieurwissenschaftlicher Bereich | Wahlbereich | 1.-2. Ingenieurwissenschaftliches Wahlpflichtmodul | Methode der Finiten Elemente)
19. Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2009 | Studienrichtung Maschinenbau | weitere Bachelorprüfungen | Ingenieurwissenschaftlicher Bereich | Wahlbereich | 1.-2. Ingenieurwissenschaftliches Wahlpflichtmodul | Methode der Finiten Elemente)
20. Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science): ab 1. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Ingenieurwissenschaftliche Studienrichtungen | Studienrichtung Maschinenbau | 2.+3. Wahlpflichtmodul | Methode der Finiten Elemente)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Methode der Finiten Elemente (Prüfungsnummer: 45501)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 60, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 2012, 1. Wdh.: WS 2012/2013

1. Prüfer:

Kai Willner

Termin: 11.10.2013, 07:45 Uhr, Ort: s. Aushang
Termin: 04.04.2014, 12:30 Uhr, Ort: s. Aushang