Finite Element Methode - Grundlagen und Anwendung

Maschinenbau, Master (PO-2023)

Eindeutige ModulnummerMaschB-1105-M
Modulnummer / ModulcodePF-FEM-W1
ModulnameFinite Element Methode - Grundlagen und Anwendung
Art des ModulsPflicht
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.

LehrveranstaltungsartenVLmP 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 LehrveranstaltungenFEM (Finite Element Methode) – Grundlagen und Anwendung
Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen)Vorlesung, Übungen und Gruppendiskussionen
Verwendbarkeit des ModulsM. Sc. Mechatronik
Dauer des ModulsEin Semester
Häufigkeit des Angebotesjährlich im Wintersemester
Sprachedeutsch
Empfohlene (inhaltliche) Voraussetzungen für die Teilnahme am ModulTechnische Mechanik 1-3, Höhere Mathematik 1-3
Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul Empfohlen: Technische Mechanik 1-3, Höhere Mathematik 1-3
Studentischer Arbeitsaufwand2 SWS VL (30 Std.), 2 SWS Ü (30 Std.) Selbststudium (120 Std.)
Studienleistungenkeine
Voraussetzung für Zulassung zur Prüfungsleistungkeine
PrüfungsleistungenKlausur 90 Min.
Anzahl Credits (ECTS)6 cp
LehreinheitMaschinenbau
Modulverantwortliche/rProf. Dr.-Ing. Adrian Rienäcker
LehrendeProf. Dr.-Ing. Adrian Rienäcker
MedienformenVorlesungs- 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