Finite Element Methode - Grundlagen und Anwendung

Maschinenbau, Master (PO-2023)

Modulnummer / Modulcode PF-FEM-W1
Modulname Finite Element Methode - Grundlagen und Anwendung
Art des Moduls Pflicht
Lernergebnisse, Kompetenzen, Qualifikationsziele

Die Studierenden verstehen die Methode der finiten Elemente und ihre Anwendung in Strukturmechanik und allgemeinen Feldproblemen. Die theoretischen und mathematischen Grundlagen der Methode werden vorgestellt und diskutiert. Die Studierenden erlernen in praktischen Beispielen die strukturierte Abarbeitung von komplexen Aufgaben mit Hilfe der FEM.
Lehrveranstaltungsarten VLmP 2 SWS, Ü 2 SWS
Lehrinhalte
  • Vorbetrachtungen an der Matrix-Steifigkeitsmethode;
  • Konzept der FEM;
  • Prinzip der virtuellen Arbeit und Galerkin-Methode;
  • Wahl der Ansatzfunktionen;
  • Gebietstransformation;
  • Numerische Integration;
  • Berechnung der Elementmatrix;
  • Zusammenbau der Gesamtmatrix;
  • Einbau der Randbedingungen;
  • Lösung des Gleichungssystems;
  • FEM in der Dynamik;
  • Kondensation und Reduktion;
  • FEM bei nichtlinearen Problemen - Kontakt;
  • Wärmeleitungsprobleme;
  • Grundregeln der praktischen Anwendung (Fehlerquellen, Elementierung, Vernetzung, Netzaufbau, Kompatibilität, Genauig­keit, Qualität eines Ergebnisses)
Titel der Lehrveranstaltungen FEM (Finite Element Methode) – Grundlagen und Anwendung
Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen) Vorlesung, Übungen und Gruppendiskussionen
Verwendbarkeit des Moduls M. Sc. Mechatronik
Dauer des Moduls Ein Semester
Häufigkeit des Angebotes jährlich im Wintersemester
Sprache deutsch
Empfohlene (inhaltliche) Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul Technische Mechanik 1-3, Höhere Mathematik 1-3
Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul Empfohlen: Technische Mechanik 1-3, Höhere Mathematik 1-3
Studentischer Arbeitsaufwand 2 SWS VL (30 Std.), 2 SWS Ü (30 Std.) Selbststudium (120 Std.)
Studienleistungen
Voraussetzung für Zulassung zur Prüfungsleistung
Prüfungsleistungen Klausur 90 Min.
Anzahl Credits (ECTS) 6 cp
Lehreinheit Maschinenbau
Modulverantwortliche/r Prof. Dr.-Ing. A. Rienäcker
Lehrende Prof. Dr.-Ing. A. Rienäcker
Medienformen Vorlesungs- und Übungsfolien im PDF-Format
Literatur
  • Betten, J.: Finite Elemente für Ingenieure I, II, Springer-Verlag, 1997
  • Klein, B.: FEM - Grundlagen und Anwendungen der Finite-Element-Methode im Maschinen- und Fahrzeugbau. Vieweg-Verlag, Wiesbaden, 8. Aufl., 2009
  • Zienkiewicz, O. C.: Methode der finiten Elemente. Hanser-Verlag,      München, 2. Aufl., 1984