Lehrver­anstaltung

FEM - Finite Elemente Methode in der Elektrotechnik

PDF Lehrveranstaltungsverzeichnis English Version: FEM

Version: 2 | Letzte Änderung: 29.04.2022 18:23 | Entwurf: 0 | Status: vom verantwortlichen Dozent freigegeben

Langname Finite Elemente Methode in der Elektrotechnik
Anerkennende LModule SIM_MaET
Verantwortlich
Prof. Dr. Wolfgang Evers
Professor Fakultät IME
Niveau Master
Semester im Jahr Sommersemester
Dauer Semester
Stunden im Selbststudium 78
ECTS 5
Dozenten
Prof. Dr. Wolfgang Evers
Professor Fakultät IME
Voraussetzungen - Elektrostatik: Feldstärke, Flussdichte, Dielektrika
- Elektromagnetismus: Feldstärke, Flussdichte, Fluss, magnetische Kreise, induzierte Spannung
Unterrichtssprache deutsch
separate Abschlussprüfung Nein
Literatur
Thomas Westermann, Modellbildung und Simulation
Thomas Westermann: Mathematik für Ingenieure

Lernziele
Fertigkeiten
Diskretisierung physikalischer Probleme am Beispiel einer elektrostatischen Anordnung
- Eindimensionales Modell
- Zweidimensionale Modell
- Ersatz der partiellen Ableitungen durch finite Differenzen
- Randbedingungen
- Aufstellen des linearen Gleichungssystems
- Verschiedene Methoden zur Lösung des Gleichungssystem
- Ergebnisdarstellung mit Interpolation
- Verwendung von randangepassten Gittern
- Lösen eines zweidimensionalen elektrostatischen Problems mit einer FEM-Software
- Ausnutzen von Symmetrien bei der Simulation
- Lösen eines zweidimensionalen magnetischen Problems mit einer FEM-Software
- Erweiterung des magnetischen Problems um nichtlineare Materialeigenschaften
- Erweiterung der Simulation durch programmgesteuerte Variation von Parametern und automatischer Ausgabe von Diagrammen mit Python
Durchführen und kritisches Bewerten von FEM-Simulationen zu verschiedenen physikalischen Effekten
Aufwand Präsenzlehre
Typ Präsenzzeit (h/Wo.)
Vorlesung 2
Übungen (ganzer Kurs) 2
Übungen (geteilter Kurs) 0
Tutorium (freiwillig) 0
Besondere Literatur
keine/none
Besondere Voraussetzungen
keine
Begleitmaterial
- elektronische Vortragsfolien zur Vorlesung
- elektronische Übungsaufgabensammlung
Separate Prüfung
Prüfungstyp
andere studienbegleitende Prüfungsform
Details
Die Studierenden lösen eigenständig Aufgabenstellungen, bei denen gegebene pyhsikalische Anordnungen mit eienm FEM-Programm berechnet werden sollen. Im Anschluss wird dazu ein Bericht in Form eines Konferenzpapers geschrieben.
Die studienbegleitenden Prüfungen bestehen aus drei Aufgaben mit unterschiedlichem Umfang und entsprechend unterschiedlichem Einfluss auf die Note:
1. Simulation von zwei elektrostatischen Anordnungen. Ausnutzung der Modellsymmetrien. (20 %)
2. Simulation und Optimierung einer magnetischen Anordnung mit Materialien mit linearer und nichtlinearer Magnetisierungskennlinie. (20 %)
3. Automatisierung einer Simulation einer magnetischen Anordnung mit Python und Berechnung von Kennlinien durch Parametervariation und Ausgabe in ein Diagramm. (60 %)
Mindeststandard
- Funktionsfähige Simulation mit physikalisch sinnvollen Ergebnissen.
- Verständliche Darstellung der Ergebnisse in dem jeweiligen Bericht.
- Erreichen von 50 % der insgesamt zu vergebenden Punkte.

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