Numerik und Simulation

Institut für Management und Technik

Version 3.0 vom 13.11.2019

75B0220

Numerical Mathematics and Simulation

Allgemeiner Maschinenbau (B.Sc.)

3

Die stetig kürzeren Markteinführungszeiten und steigende Qualitäts-/Sicherheitsanforderungen neuer Produkte und Prozessabläufe sind zukünftig nur durch weitestgehende Synchronisation der Produkt- und Produktionsentwicklung mit datendurchgängigen Softwaretools erreichbar. Das zentrale Lernziel des Moduls ist die Vermittlung theoretischer und praktischer Aspekte zur Durchführung von Modellierungs- und Simulationsstudien in der betrieblichen Praxis. Im Vordergrund steht die Finite-Elemente-Methode. Zusätzlich werden hierzu notwendige grundlegende Verfahren der numerischen Mathematik und deren Anwendung behandelt.

1. grundlegende Techniken und Verfahren der numerischen Mathematik und deren Anwendung:
   1.1 Gleitpunktzahlen und Gleitpunktarithmetik
   1.2 Interpolation
   1.3 Integration
   1.4 lineare Gleichungssysteme
   1.5 iterative Lösung linearer und nichtlinearer Gleichungen
   1.6 gewöhnliche Differenzialgleichungen
2. Einführung in die Modellierung und Simulation in der Ingenieurpraxis
3. Grundlagen der Modellierung
4. Grundlagen der Simulation mittels Finite-Elemente-Methode
5. Strukturoptimierung
6. Übungen und Fallbeispiele mit praxisrelevanten Softwaresystemen

Wissensverbreiterung
Die Studierenden verstehen die grundsätzlichen Intentionen und Voraussetzungen der virtuellen Modellierung und haben ein Grundverständnis für die Möglichkeiten und Grenzen der Simulationstechnik in der Ingenieurpraxis, insbesondere in Bezug auf die Finite-Elemente-Methode. Sie kennen die numerischen Grundlagen, die hierbei zum Einsatz kommen.
Wissensvertiefung
Sie haben umfassendes Wissen über die Funktionen, die Anwendungen und den effektiven Einsatz kommerzieller Simulations-Softwareprogramme in der Ingenieurpraxis.
Können - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden können die erlernten Methoden an praxisbezogene Anwendungen adaptieren, indem sie für ein konkretes Problem ein geeignetes Modell erstellen und dieses selbst simulieren.
Können - kommunikative Kompetenz
Studierende, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, sind in der Lage, praxisrelevante Simulationsergebnisse auszuwerten und zu interpretieren.
Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden erwerben durch theoretisches Verständnis und in selbstständigen Simulationsübungen eine hohe Methodenkompetenz zur Bearbeitung nichttrivialer Problemstellungen der Ingenieurpraxis.

Vorlesung mit begleitenden Übungen (auch mit Mathematik-Programmen) und Praktikum (mit FEM-Programmen)

Grundlagen der der technischen Physik, der Mathematik, Technischen Mechanik und des Maschinenbaus

Henig, Christian

• Henig, Christian
• Adamek, Jürgen
• Fölster, Nils

5

Brand, M.: Grundlagen FEM mit SolidWorks 2010, Vieweg+TeubnerFröhlich, P: FEM-Anwendungspraxis, ViewegHermann, M.: Numerische Mathematik, OldenbourgKlein, B.: FEM, Grundlagen und Anwendungen der Finite-Elemente-Methode, ViewegKnorrenschild, M.: Numerische Mathematik, Fachbuchverlag LeipzigRieg, F.; Reinhard Hackenschmidt, R.: Finite Elemente Analyse für Ingenieure, HanserSchwarz, H.-R.; Köckler, N.: Numerische Mathematik, Vieweg+TeubnerSteinke, P.: Finite-Elemente-Methode, Springer

• Klausur 1-stündig und Projektbericht
• Hausarbeit und Projektbericht
• Projektbericht

keine

1 Semester

Nur Sommersemester

Deutsch