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Nach erfolgreichem Abschluss der Vorlesung und Übungen sind die Studierenden in der Lage, die Funktion von FE-Programmsysteme zu verstehen und sie zur Lösung von Aufgaben der linearen Elastizitätstheorie anzuwenden.

Leistungsfähige Computer ermöglichen die numerische Lösung von komplexen Festigkeitsproblemen. Mit modernen numerischen Methoden, wie der Methode der finiten Elemente (FEM) , können Näherungslösungen für Strukturen mit

• komplizierten geometrischen Formen,
• komplizierten Randbedingungen und
• komplizierten Werkstoffeigenschaften ermittelt werden.

Die Vorteile der numerischen Methoden haben zum Einsatz von FE-Programmsystemen in nahezu allen Ingenieurbüros geführt. Zur Beurteilung der Güte der Berechnungsergebnisse von Näherungsverfahren, wie der FEM, sind ausreichende Kenntnisse über die theoretischen Grundlagen dieser Berechnungsverfahren unverzichtbar.

Im Rahmen der Vorlesung FEM - Lineare Festigkeitsanalysen wird eine Einführung in die Verschiebungsformulierung der Methode der finiten Elemente zur Lösung von Aufgaben auf der Grundlage der linearen Elastizitätstheorie geboten. Zu den Themen der Vorlesung gehören:

• die grundlegenden Gleichungen der FEM,
• der Aufbau eines FE-Programmes,
• finite Elemente für Stäbe, für Scheiben, für rotationssymmetrische und für räumliche Aufgaben,
• finite Elemente für (nahezu) inkompressibles Materialverhalten,
• isoparametrische Elementimplementierung mit numerischer Integration,
• finite Elemente für Balken, Platten und Schalen,
• Konvergenzaussagen, Spannungsglättung und Fehlerschätzung,
• Anwendungsbeispiele.

In dieser Veranstaltung lernen die Studierenden wichtige Werkzeuge, die es ihnen ermöglichen z.B. die gebaute Infrastruktur sicher, widerstandsfähig und nachhaltig zu gestalten. Die Veranstaltung beleuchtet auch weiterreichende Nachhaltigkeitsaspekte, wie den Zusammenhang zwischen dem Detaillierungsgrad bei der Modellbildung und dem daraus resultierenden Energieverbrauch bei der Simulation.

In den Vorlesungen wird anhand des zur Verfügung gestellten Skriptums die Methode der finiten Elemente für Aufgaben der linearen Elastizitätstheorie ausführlich erläutert.

Prüfungstermine siehe Website des Arbeitsbereichs.

Wird im Rahmen der ersten Lehrveranstaltung besprochen.

STEOP Bachelorstudium Mechatronik

Bachelorabschluss Bau- und Umweltwissenschaften