Finite Elemente Methoden

Fakultät

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version

Version 16.0 vom 08.12.2022

Modulkennung

11B0152

Modulname (englisch)

Finite Element Methods

Studiengänge mit diesem Modul
  • Fahrzeugtechnik (Bachelor) (B.Sc.)
  • Maschinenbau (B.Sc.)
  • Maschinenbau im Praxisverbund (B.Sc.)
  • Lehramt an berufsbildenden Schulen - Teilstudiengang Metalltechnik (M.Ed.)
  • Mechatronic Systems Engineering (M.Sc.)
  • Agrar- und Lebensmittelwirtschaft (M.Eng.)
  • Werkstofftechnik (B.Sc.)
  • Dentaltechnologie (B.Sc.)
  • Kunststofftechnik (B.Sc.)
  • Kunststofftechnik im Praxisverbund (B.Sc.)
  • Lehramt an berufsbildenden Schulen - Teilstudiengang Fahrzeugtechnik (M.Ed.)
Niveaustufe

3

Kurzbeschreibung

Die Finite Elemente Methode (FEM) ist in der Ingenieurpraxis das wichtigste computergestützte Berechnungsverfahren zur Dimensionierung von Bauteilen, Baugruppen, Maschinen und technisch-physikalischen Prozessen. Mit ihr kann das Verhalten von technischen Systemen im Stadium der Entwicklung realitätsnah am Computer untersucht werden. Die Methode liefert einen wichtigen Beitrag zur Qualitätssteigerung von technischen Produkten bei gleichzeitiger Verkürzung der Entwicklungszeiten. Die besondere Bedeutung der Finiten Elemente Methode für die Entwicklung von Maschinen, Anlagen und Fahrzeugen wird anhand von einfachen, grundlegenden Praxisbeispielen in Theorie und Praxis verdeutlicht. Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind Studierende in der Lage einfache Baugruppen unter statischer Belastung mit der FEM zu analysieren. Sie können die Möglichkeiten und Grenzen der Methode einschätzen und auf neue Anwendungen übertragen.

Lehrinhalte
  1. Einführung
  2. Grundlagen Elastizitätslehre, Energiemethoden
  3. Grundlagen der FEM am Beispiel des Stabes
  4. Flächen- und Volumenelemente
  5. FEM in der Praxis
  6. Rechnerpraktikum (verschiedene Anwendungsaufgaben)
Lernergebnisse / Kompetenzziele

Wissensverbreiterung
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, …besitzen Basiswissen über die theoretischen Zusammenhänge der Finite Elemente Methode und verfügen über praktische Erfahrungen im Umgang mit einer gängigen FEM-Software.
…Sie können eine reale Konstruktion in ein FEM-Modell überführen und statische Berechnungen durchführen und auswerten.
…
Wissensvertiefung
Die Studierenden erlangen ein tiefergehendes Verständnis der mechanischen Grundlagen. Sie sind in der Lage den Einfluss von Vereinfachungen in der Modellbildung auf die Berechnungsergebnisse zu bewerten. Sie können die Berechnungsergebnisse kritisch bewerten und daraus konstruktive Maßnahmen für die Bauteilverbesserung ableiten.
Können - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden sind in der Lage
- Bauteilgeometrie in das FEM-System zu überführen und adäquat mit Finiten Elementen zu vernetzen,
- das Modell mit den erforderlichen mechanischen Rand- und Lastbedingungen versehen
- die Berechnung durchzuführen und die Ergebnisse passend zur Aufgabenstellung darzustellen und zu bewerten,
- auf Basis der Ergebnisse Verbesserungsmaßnahmen abzuleiten.
Können - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden können eine praktische Aufgabenstellung in kleinen Teams bearbeiten und die Ergebnisse in schriftlicher und mündlicher Form vertreten und kritisch diskutieren.
Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden beherrschen die in der Praxis üblichen Verfahren zur Bauteilauslegung mit der FEM. Sie können die notwendigen Arbeitsschritte und Prozesse auf neue Aufgabenstellungen aus einem vergleichbarem technischen Umfeld übertragen.

Lehr-/Lernmethoden

VorlesungLaborpraktikum

Empfohlene Vorkenntnisse

Mathematik, Festigkeitslehre, Werkstofftechnik, Konstruktion und CAD

Modulpromotor

Schmehmann, Alexander

Lehrende
  • Schmehmann, Alexander
  • Stelzle, Wolfgang
  • Forstmann, Jochen
Leistungspunkte

5

Lehr-/Lernkonzept
Workload Dozentengebunden
Std. WorkloadLehrtyp
30Vorlesungen
30Labore
Workload Dozentenungebunden
Std. WorkloadLehrtyp
45Veranstaltungsvor-/-nachbereitung
45Prüfungsvorbereitung
Literatur

Bathe, Klaus-Jürgen: Finite-Elemente-Methoden, Springer VerlagKlein Bernd: FEM, Vieweg VerlagMüller G. und Groth C. : FEM für Praktiker; expert VerlagKnothe K. und Wessels H.: Finite Elemente, Springer VerlagRieg, Hackenschmidt: Finite Elemente Analyse für Ingenieure, Hanser Verlag

Prüfungsleistung

Klausur 2-stündig

Bemerkung zur Prüfungsform

Klausur schließt die Bearbeitung einer praktischen Aufgabe am Rechner ein.

Dauer

1 Semester

Angebotsfrequenz

Wintersemester und Sommersemester

Lehrsprache

Deutsch