Modulbeschreibung
Finite Elemente Methode 2 - Aufbaukurs
Kurzzeichen:
Durchführungszeitraum:
ECTS-Punkte:
Lernziele:
Unsere Vision für den FEM-Unterricht ist es, eine Generation von Ingenieurinnen und Ingenieuren auszubilden, die die Prinzipien der Finite-Elemente-Methode (FEM) nicht nur versteht, sondern auch kreativ und effektiv anwenden kann. Wir wollen unsere Studierenden dazu befähigen, komplexe technische Herausforderungen in verschiedenen Anwendungsbereichen zu meistern, indem sie innovative Lösungen entwickeln, präzise Simulationen durchführen und dabei stets auch die wichtigen Aspekte der Nachhaltigkeit nicht ausser Acht lassen.
Die Absolventinnen und Absolventen des Aufbaukurses werden in der Lage sein:
- die Grundgleichungen linear-elastischer Problemstellungen nennen und interpretieren können
- die Elementsteifigkeitsmatrix einfacher Elemente erstellen zu können
- den Unterschied und die Auswirkung der Elementtypen auf die Analyseergebnisse zu verstehen
- die FE-Analyse anhand einfacher Experimente validieren zu können
- einfache Problemstellungen zu gedämpften Schwingungen simulieren zu können
- die unterschiedlichen Analysearten dynamischer Problemstellungen anwenden zu können
- einfache thermisch-mechanisch gekoppelte instationäre Problemstellungen lösen zu können
- präzise und nachvollziehbare Analyseberichte erstellen zu können
Verantwortliche Person:
Standort (angeboten):
Empfohlene Module:
Zusätzlich vorausgesetzte Kenntnisse:
Skriptablage:
Modultyp:
ECTS-Punkte pro Kategorie
Modulbewertung
Bewertungsart:
Leistungsbewertung
Während des Semesters:
Abgabe von Analyseberichten (Einzel- und Gruppenarbeit)
Bewertungsart:
Kurse in diesem Modul
Finite Elemente Methode 2
Kurzzeichen:
Lernziele:
Fachkompetenzen:
Vermittlung der Grundlagen der Finite Elemente Methode mit den zugrundeliegenden Berechnungskonzepten und Erweiterung der Methodenanwendung auf dynamische und thermische Problemstellungen
Selbstkompetenzen:
Selbstmotivation: Da der FEM-Unterricht oft anspruchsvolle theoretische und praktische Aufgaben beinhaltet, ist es wichtig, die Fähigkeit zur Selbstmotivation zu entwickeln. Studierende sollten in der Lage sein, sich selbst zu motivieren, auch wenn die Aufgaben komplex oder herausfordernd sind.
Selbstregulation: den eigenen Lernprozess zu planen, zu organisieren und zu überwachen. Die Studierenden sollten in der Lage sein, effektive Lernstrategien zu entwickeln, ihre Zeit sinnvoll einzuteilen und ihre Fortschritte zu überprüfen. Dies ermöglicht es ihnen, ihre Lernziele effizienter zu erreichen.
Problemlösungsfähigkeiten: Im FEM-Unterricht werden Studierende mit komplexen technischen Problemen konfrontiert. Die Fähigkeit zur Problemlösung ist daher von entscheidender Bedeutung. Dies umfasst das kritische Denken, die Fähigkeit, Probleme zu analysieren, alternative Lösungswege zu identifizieren und die besten Ansätze zur Lösung von technischen Herausforderungen zu wählen.
Sozialkompetenzen:
Teamarbeit: Die FEM-Projekte und -Übungen erfordern oft die Zusammenarbeit in Teams, um komplexe Problemstellungen zu lösen. Studierende sollten lernen, effektiv in interdisziplinären Gruppen zu arbeiten, Konflikte konstruktiv zu lösen und ihre jeweiligen Stärken und Fähigkeiten einzubringen, um gemeinsam erfolgreich zu sein.
Kommunikation und Präsentation: Die Fähigkeit, technische Konzepte und Ergebnisse verständlich zu kommunizieren und zu präsentieren, ist im FEM-Unterricht von grosser Bedeutung. Schülerinnen und Schüler sollten lernen, ihre Ideen und Lösungen klar zu formulieren und sie vor anderen verständlich darzulegen, sei es in schriftlicher Form oder durch Präsentationen.
Plan und Lerninhalt:
- Herleitung der Finite Elemente Methode auf Basis des Variationsprinzips
- Erläuterung der Elementansatzfunktionen und deren Einfluss auf die Rechengenauigkeit
- Herleitung der Element- und Gesamtsteifigkeitsmatrix
- Anwendung der FEM zur Lösung und Optimierung anwendungsnaher dynamischer und thermischer Problemstellungen
- Übungen mit Verfassung technischer Berichte zu Problemstellungen u.a. aus der Strukturdynamik und thermisch-transienter Lastfälle
Unterrichtssprache:
Bibliographie:
Unterrichtsunterlagen in Form von Slides, Anleitungen und Videotutorials stehen zur Verfügung
weiterführende Literatur:
Klein, B.: Grundlagen und Anwendungen der Finite-Elemente-Methode im Maschinen- und Fahrzeigbau; Springer Verlag / Deger, Y.: Die Methode der Finiten Elemente, Expert Verlag
Kursart:
(Durchführung gemäss Stundenplan)