Technische Universität Ilmenau

Höhere Festigkeitslehre und Finite Elemente Methoden - Modultafeln der TU Ilmenau

Die Modultafeln sind ein Informationsangebot zu den Studiengängen der TU Ilmenau.

Die rechtsverbindlichen Studienpläne entnehmen Sie bitte den jeweiligen Studien- und Prüfungsordnungen (Anlage Studienplan).

Alle Angaben zu geplanten Lehrveranstaltungen finden Sie im elektronischen Vorlesungsverzeichnis.

Informationen und Handreichungen zur Pflege von Modulbeschreibungen durch die Modulverantwortlichen finden Sie unter Modulpflege.

Hinweise zu fehlenden oder fehlerhaften Modulbeschreibungen senden Sie bitte direkt an modulkatalog@tu-ilmenau.de.

Modulinformationen zu Modulnummer 200259 - allgemeine Informationen
Modulnummer200259
FakultätFakultät für Maschinenbau
Fachgebietsnummer2343 (Technische Mechanik)
Modulverantwortliche(r)Prof. Dr. Klaus Zimmermann
SpracheDeutsch
TurnusWintersemester
Vorkenntnisse

Mathematik (Grundlagenstudium),
Grundlagen der Technischen Mechanik

Lernergebnisse und erworbene Kompetenzen

Die Studierenden besitzen das methodische Rüstzeug, um den Abstraktionsprozess vom realen technischen System über das mechanische Modell zur mathematischen Lösung mittels der Finiten-Elemente-Methode selbstständig realisieren zu können.

Sie können als wesentlichen Ausgangspunkt des Lösungsprozesses das technische Problem klassifizieren. Die Studierenden können neben den, im Mechanik-Grundkurs betonten analytischen Methoden, basierend auf der meist geschlossenen Lösung von Differentialgleichungen, die Effizienz numerischer Methoden verstehen. Durch eine Vielzahl von selbständig bzw. im Seminar gemeinsam gelöster Aufgaben und insbesondere durch praktische Übungen am Rechner sind die Studierenden in der Lage aus dem technischen Problem heraus über eine geeignete Modellbildung eine Lösung rechnergestützt numerisch zu finden. Insbesondere haben sie gelernt, die oftmals sehr umfangreichen numerischen Resultate qualitativ aber ganz besonders qualitativ zu bewerten und Fehler in der Numerik zu erkennen.

Im Ergebnis der Wissensvermittlung im Modul sind die Lernenden fähig, selbständig mit einer FEM-Software zu arbeiten und die Deutung und Auswertung der Ergebnisse einer FEM-Analyse vorzunehmen.

Inhalt

1. Mathematische Grundlagen
- Tensoren
- Transformation von Tensoren bei Drehung des Koordinatensystems
2. Grundlagen der Höheren Festigkeitslehre
- Ein- und mehrdimensionale Spannungszustände
- Gleichgewichtsbedingungen für Spannungen
3. Elastizitätstheorie
- analytische Betrachtung des Spannungstensors
- Mohrscher Spannungskreis
4. Stoffgesetz - Zusammenhang zwischen Spannungs- und Verformungszustand
5. Ebener Spannungszustand, ebener Verformungszustand
6. Ausgewählte Probleme der Höheren Festigkeitslehre
- KIRCHHOFFsche Plattentheorie
- Nichtlinearitäten - große Verformungen bei der Biegung eines Stabes
- Vergleich der kleinen und großen Verformungen
7. Energiemethoden in der Elastizitätstheorie
- Prinzip des Minimums der totalen potentiellen Energie

- Berechnung potentieller Energien
8. Verfahren nach Ritz
9. Einführung in die Finite - Elemente - Methode
- Beschreibung der FEM, Idealisierung, Diskretisierung
- Betrachtung von einen eindimensionalen Element, Normierung
- Ausführliches Beispiel zur FEM

Medienformen und technische Anforderungen bei Lehr- und Abschlussleistungen in elektronischer Form

Tafel (ergänzt mit Overhead-Folien), vorlesungsbegleitendes Material

teilweise Online-Vorlesung

technische Anforderungen: https://intranet.tu-ilmenau.de/site/vpsl-pand/SitePages/Handreichungen_Arbeitshilfen.aspx 

 

Literatur

Hahn, H. G.: Elastizitätstheorie, B. G. Teubner, Stuttgart
Issler, L.; Roß, H.; Häfele, P.: Festigkeitslehre Grundlagen; Berlin u.a.

Bathe, K.-J.: Finite-Elemente-Methoden

Lehrevaluation
Spezifik Referenzmodul
ModulnameHöhere Festigkeitslehre und Finite Elemente Methoden
Prüfungsnummer2300702
Leistungspunkte5
SWS4 (2 V, 1 Ü, 1 P)
Präsenzstudium (h)45
Selbststudium (h)105
VerpflichtungPflichtmodul
Abschlussschriftliche Prüfungsleistung, 120 Minuten
Details zum Abschluss
Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen

Schriftliche Abschlussarbeit (Klausur) in Distanz entsprechend § 6a PStO-AB

technische Voraussetzungen siehe https://intranet.tu-ilmenau.de/site/vpsl-pand/SitePages/Handreichungen_Arbeitshilfen.aspx

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Spezifik im Studiengang Diplom Maschinenbau 2021
ModulnameHöhere Festigkeitslehre und Finite Elemente Methoden
Prüfungsnummer2300702
Leistungspunkte5
Präsenzstudium (h)45
Selbststudium (h)105
VerpflichtungWahlmodul
Abschlussschriftliche Prüfungsleistung, 120 Minuten
Details zum Abschluss
Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen

Schriftliche Abschlussarbeit (Klausur) in Distanz entsprechend § 6a PStO-AB

technische Voraussetzungen siehe https://intranet.tu-ilmenau.de/site/vpsl-pand/SitePages/Handreichungen_Arbeitshilfen.aspx

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl