Lehrveranstaltungshandbuch Finite Elemente Methoden

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Verantwortlich: Prof.Dr.-Ing. Heinz Meckbach

Lehrveranstaltung

Befriedigt Modul (MID)

• aktuelle
  • Ma ET2012 SIM
• auslaufende

Organisation

Version erstellt 2011-10-14 VID 1 gültig ab WS 2012/13 gültig bis

Bezeichnung Lang Finite Elemente Methoden LVID F07_FEM LVPID (Prüfungsnummer)

Semesterplan (SWS) Vorlesung 2 Übung (ganzer Kurs) 2 Übung (geteilter Kurs) Praktikum Projekt 1 Seminar Tutorium (freiwillig) 2

Präsenzzeiten Vorlesung 30 Übung (ganzer Kurs) 30 Übung (geteilter Kurs) Praktikum Projekt 15 Seminar Tutorium (freiwillig) 30

max. Teilnehmerzahl Übung (ganzer Kurs) Übung (geteilter Kurs) 40 Praktikum 18 Projekt 18 Seminar 40

Gesamtaufwand: 150

Unterrichtssprache

• Deutsch, %
• Englisch, %

Niveau

• Bachelor

Notwendige Voraussetzungen

Literatur

Dozenten

• Prof.Dr. Meckbach

Wissenschaftliche Mitarbeiter

Zeugnistext

Finite Elemente Methoden

Kompetenznachweis

Form
sMP	Regelfall (bei großer Prüfungszahl: sK)

Aufwand [h]
sMP	10

Intervall: 3/Jahr

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Lehrveranstaltungselemente

Vorlesung / Übung

Lernziele

Lerninhalte (Kenntnisse)

• Theorie FEM
  • Stabelemente
    • Elementsteifigkeitsmatrix im Lokalen Elementkoordinatensystem
    • Gesamtsteifigkeitsmatrix
    • Elementsteifigkeitsmatrix im globalen Stukturkoordinatensysem
    • Formfunktionen
  • Scheibenelemente
    • Dreieckelement
      • Ansatzfunktion
      • Formfunktion
      • Verzerrungen
      • Arbeitssatz und Formänderungsenergie
      • Variationsprinzip
      • Variationsrechnung
      • Elementsteifigkeitsmatrix
    • Viereckelement
      • Rechteckelement
      • Ansatzfunktion
      • Formfunktion
      • Dehnungen und Spannungen
      • allgemeines Viereck- Element
      • lokales Koordinatensystem
      • Verzerrungen
    • Konvergenz von Dreieck- und Viereckelementen
      • Verschiebungen, Spannungen und Dehnungen
      • Beispiel : Kragbalken
    • Verschiebungsansätze höherer Ordnung
      • Dreieck- Element
      • Viereck- Elemente ( Serendipity- Klasse )
      • Viereck- Element ( Lagrange Klasse )
  • Feldberechnung
    • elektrische Felder
      • Potentialfunktion; Gradient
      • Elementmatrix
      • Variationsrechnung
      • Systemmatrix
    • magnetische Felder
      • magnetisches Skalarpotential
        • Elementmatrix
      • magnetisches Vektorpotential
        • Variationsrechnung
        • Energiebetrachtung
  • Nichtlinearitäten
    • Strukturnichtlinearitäten
    • nichtlineares Materialverhalten
    • Lösungsmethoden
      • Direkte Iteration
      • Newton – Raphson - Methode
      • Modifiziertes Newton-Raphson-Verfahren
• Vorgehensweise bei einer FEM Berechnung
  • Ablaufplan einer FEM Berechnung
  • Solid-Modeling
    • "Bottom Up" Methode
    • "Top Down" Methode
      • Boole´sche Operationen
  • Vernetzung
    • unstrukturierte Vernetzung ( free mesh )
    • Strukturierte Vernetzung (mapped Mesh )
  • Selektieren von Größen
  • Symmetrieeigenschaften
    • Lasten, Randbedingungen
  • Transiente Analyse
  • Analyse gekoppelter Felder

Begleitmaterial

• elektronische Vortragsfolien zur Vorlesung
• elektronische Übungsaufgabensammlung
• elektronische Entwicklungswerkzeuge für …
• elektronische Tutorials für Selbststudium
  • Themenscripte
  • Hilfsblätter
  • Videos

Besondere Voraussetzungen

• keine

Besondere Literatur

• keine

Besonderer Kompetenznachweis

Form
bK	2-3 eTests je 20min (je 1x wiederholbar)
bÜA	Präsenzübung und Selbstlernaufgaben

Beitrag zum LV-Ergebnis
bK	Voraussetzung für …
bÜA	unbenotet

Intervall: 1/Jahr

Projekt

Lernziele

Lerninhalte (Kenntnisse)

• Berechnungsbeispiele mit FEM Programm Ansys
  • Beispiel: Zugstab 2d und 3d Berechnung
  • Temperaturfeldberechnung
  • Magnetischer Kreis (Drossel)
  • Beispiel: Koaxialkabel
    • elektrische Feldberechnung
    • Pfadoperationen: Bestimmung von Kapazitäten

Fertigkeiten

• Problemstellungen analysieren
• FEM-Programm bedienen

Begleitmaterial

• elektronische Vortragsfolien zur Vorlesung
• elektronische Übungsaufgabensammlung
• elektronische Entwicklungswerkzeuge für …
• elektronische Tutorials für Selbststudium
  • Themenscripte
  • Hilfsblätter
  • Videos

Besondere Voraussetzungen

• keine

Besondere Literatur

• keine

Besonderer Kompetenznachweis