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«Master Physikalische Ingenieurwissenschaft 1. Mathematische Methoden (18 LP) Analysis III für Ingenieure - Seite 1 Grundlagen der Kontinuumstheorie ...»

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Verkehrswesen, Physikalische Ingenieurwissenschaften, Maschinenbau Diese Vorlesung liefert die theoretische Grundlagen, die für das Verständnis von Mehrkörpersimulationsverfahren und dynamischen Berechnungen von Schienenfahrzeugen relevant sind. Das Modul eignet sich besonders gut als theoretische Grundlage für einen praktischeren Kurs zur Mehrkörperdynamik (z.B. zur Simulation mit MKS-Programmen).

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8. Prüfung und Benotung des Moduls Mündliche Prüfung, Vorraussetzung für die Zulassung zur Prüfung ist die Bearbeitung und Abgabe von Hausaufgaben.

9. Dauer des Moduls Das Modul kann in einem Semester abgeschlossen werden.

10. Teilnehmer(innen)zahl Maximale TeilnehmerInnenzahl: 30

11. Anmeldeformalitäten Die Anmeldung erforlgt im Prüfungsamt, sie ist bis zum Tag der Prüfung möglich.

12. Literaturhinweise Skript in Papierform vorhanden: ja nein

Wenn ja, wo kann das Skript gekauft werden:

Skripte in elektronischer Form vorhanden: ja nein

Wenn ja, Internetseite angeben:

Literatur:

1. K. Knothe, S. Stichel. Schienenfahrzeugdynamik

2. Mitschke. Dynamik der Kraftfahrzeuge

3. W. Kortüm, P. Lugner: Systemdynamik und Regelung von Fahrzeugen

4. K. Popp, W.O. Schiehlen: Fahrzeugdynamik

13. Sonstiges

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Fertigkeiten:

- Beschreibung der Flugzeugbewegung im Raum mit mathematischen Gleichungen (Flugsimulation),

- Statische Stabilitäts- und Steuerbarkeitsanalyse,

- Trimmrechnung,

- Linearisieren nichtlinearer Bewegungsgleichungen.

Kompetenzen:

- kritische Bewertung von Flugzeugkonfigurationen bezüglich statischer Stabilität und Steuerbarkeit,

- Linearisierung der Flugzeugbewegung um beliebige Gleichgewichtszustände.

Fachkompetenz: 40% Methodenkompetenz: 20% Systemkompetenz: 30% Sozialkompetenz: 10%

2. Inhalte Im Modul Flugmechanik 2 wird die Bewegung des starren Flugzeugs in der Atmosphäre beschrieben. Die Bewegungsgleichungen in 6 Freiheitsgraden werden im körperfesten Koordinatensystem aufgestellt. Es wird erklärt, wie aerodynamische sowie die vom Triebwerk erzeugten Kräfte und Momente für flugmechanische Untersuchungen mathematisch dargestellt werden. Die Bewegungsgleichungen werden in Längs- und Seitenbewegung aufgeteilt. Stationäre (getrimmte) und dynamische Flugzustände werden erläutert, sowie Fragen der statischen Stabilität. Die Reaktionen des Flugzeuges auf Steuer- und Störeingaben werden berechnet und diskutiert.

Vorlesung:

- Koordinatensysteme (3D), Kräfte und Momente,

- Koordinatentransformationen und kinematische Beziehungen,

- Die Bewegungsgleichungen (6 Freiheitsgrade),

- Physikalische Grundlagen der am Flugzeug angreifenden aerodynamischen Momente,

- Linearisierte Aerodynamik (Derivative),

- Gleichgewichtszustände,

- Statische Stabilität,

- Steuerbarkeit,

- Stationäre Längsbewegung und Seitenbewegung,

- Linearisierung der nichtlinearen Bewegungsgleichungen,

- Dynamisches Steuer- und Störverhalten im Zeitbereich (Simulation).

Übung:

- Grundlagen: Beispielrechnungen zu Koordinatensystemen und -transformationen

- Stabilitätsbetrachtungen anhand von Beispielen

- Steuerbarkeitsbetrachtungen

- Momentengleichgewicht

- Betrachtung der Seitenbewegungsderivative

- Trimmrechnungen

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Modulkatalog Master Physikalische Ingenieurwissenschaft 194

4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen Das Modul besteht aus Vorlesungen und Übungen.Vorlesung:In der Vorlesung werden die theoretischen Grundlagen vermitteltÜbung:In den theoretischen Übungen werden mit allen Studenten konkrete Aufgaben bearbeitet, wobei die Studenten versuchen Lösungsansätze zu finden. Der Lehrende rechnet die Aufgaben vor. Die Simulatorversuche finden in kleinen Gruppen statt. Zum selbständigen Arbeiten erhalten die Studenten zwei schriftliche Hausarbeiten, die in Gruppen bearbeitet werden.

5. Voraussetzungen für die Teilnahme

Erforderliche Voraussetzungen:

- Mechanik (Kinematik und Dynamik),

- Mathematik (lineare Algebra, lineare Differentialgleichungen),

- Flugmechanik 1 (Flugleistungen)

Wünschenswert:

- Aerodynamik

- Flugzeugentwurf

- Luftfahrtantriebe

6. Verwendbarkeit

geeignete Studiengänge:

- Bachelor Verkehrswesen (Studienrichtung: Luft- und Raumfahrt, Fahrzeugtechnik)

- Master Luft- und Raumfahrttechnik

- Physikalische Ingenieurwissenschaften

geeignete Studienschwerpunkte:

- Luftfahrttechnik

- Raumfahrttechnik

Grundlage für:

- Flugmechanik 3 (Flugeigenschaften)

- Flugregelung

- Experimentelle Flugmechanik

Hilfreich für:

- Aeroelastik,

- Luftfahrtantriebe,

- Flugzeugentwurf,

- Praxis der Flugführung,

- Flugsimulationstechnik.





7. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Präsenzstudium:

Vorlesung: 15x2 Stunden = 30 Stunden Übung: 15x2 Stunden = 30 Stunden Labor/Simulator = 1x2 Stunden = 2 Stunden

Eigenstudium:

Hausaufgaben: 2x30 Stunden = 60 Stunden Vor- und Nachbereitung: 15x2 Stunden = 30 Stunden Prüfungsvorbereitung: 28 Stunden = 28 Stunden Summe: 180 Stunden Der Arbeitsaufwand beträgt insgesamt 180 h; dies entspricht 6 LP (bei 1LP für 30 h Arbeitsstunden).

8. Prüfung und Benotung des Moduls

Prüfungsform:

- Prüfungsäquivalente Studienleistung

Besteht aus:

- Lösung und Abgabe von Hausaufgaben

- In Abhängigkeit von der Teilnehmerzahl: schriftliche Leistungskontrolle oder mündliche Rücksprache Die jeweiligen Anteile werden am Anfang der Lehrveranstaltung bekannt gegeben.

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10. Teilnehmer(innen)zahl Unbegrenzt

11. Anmeldeformalitäten

Anmeldung zur Lehrveranstaltung:

- in der ersten Vorlesung oder Übung

Anmeldung zur Prüfung:

- für die Anerkennung als prüfungsäquivalente Studienleistung im Prüfungsamt.

- die jeweiligen Anmeldefristen sind der Studienordnung zu entnehmen.

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Literatur:

- Etkin, B.: Dynamics of Flight, Dover Publication Inc, 2005, ISBN-13: 978-0486445229.

- M. Cook.: Flight Dynamics Principles, Elsevier Ltd., Oxford/UK, 2008.

- Schlichting H., Truckenbrodt E.: Aerodynamik des Flugzeuges, Band 1, 3. Auflage, Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg/New York, 2001.

- Brockhaus R.: Flugregelung, 2. Auflage, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2001, ISBN 3-540-41890-3.

- Begriffe, Größen und Formelzeichen der Flugmechanik, Bewegung des Luftfahrzeugs gegenüber der Luft. DIN 9300, 1990.

13. Sonstiges

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Fachkompetenz: 30% Methodenkompetenz: 30% Systemkompetenz: 20% Sozialkompetenz: 20%

2. Inhalte Anfangs-Randwertprobleme der Kontinuumsthermomechanik, Einführung in die Hookesche Elastomechanik, Autofretage und Plastizität, Navier-Stokes-Fourier und Maxwellfluid, Ausbreitung von Störungen in Fluidmodellen, Maxwellsche Gleichungen, elementare Anfangs-Randwertprobleme der Elektrodynamik, schriftliches Ausarbeiten sowie Vortrag über ausgewählte Probleme zu den ein-zelnen Problemkreisen

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4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen Parallel zur Vorlesung werden pro Woche 3 - 5 Übungsaufgaben gestellt, die in Arbeitsgruppen von maximal 5 Personen schriftlich zu bearbeiten sind. Die Lösungen sind wöchentlich an der Tafel coram publico zu präsentieren. Dabei soll möglichst jede Gruppe im internen Rotationsprinzip eine Aufgabe vorstellen.

5. Voraussetzungen für die Teilnahme Kenntnisse in Statik und elementarer Festigkeitslehre, Kinematik und Dynamik (Mechanik I + II), sehr gute mathematische Kenntnisse

6. Verwendbarkeit Geeignet für Studienrichtung Maschinenbau, Luft- und Raumfahrt, der Materialwissenschaft, der Physik, des Bauingenieurwesens, der PI unmittelbar nach dem Vordiplom

7. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte 4 h Projekt + 8 h Nacharbeitung pro Woche = 16 x 12 h = 192 h = 6,4 LP

8. Prüfung und Benotung des Moduls studienbegleitende Prüfung

9. Dauer des Moduls Das Modul kann in.....1.... Semester(n) abgeschlossen werden.

10. Teilnehmer(innen)zahl unbegrenzt

11. Anmeldeformalitäten keine Modulkatalog Master Physikalische Ingenieurwissenschaft 197

12. Literaturhinweise Skript in Papierform vorhanden: ja nein

Wenn ja, wo kann das Skript gekauft werden:

Skripte in elektronischer Form vorhanden: ja nein Wenn ja, Internetseite angeben: http://www.vm.tuberlin.de/institut_fuer_mechanik/fachgebiet_kontinuumsmechanik_und_materialtheorie/menue/studium_u nd_lehre/lehrangebot/

Fachkompetenz: 40% Methodenkompetenz: 20% Systemkompetenz: 40% Sozialkompetenz:

2. Inhalte Rigorose und qualitative Theorie von Kontakten ohne und mit Adhäsion, Kapillarkräfte, viskose Adhäsion, Kontakt von stochastischen Oberflächen, Oberflächencharakterisierung, Dichtungen, Oberflächenbeschädigung, Mechanismen von Reibung und Verschleiß, Beeinflussung von Reibungsvorgängen durch Ultraschall, Gummireibung, hydrodynamische Schmierung, Grenzschichtschmierung, tribologische Instabilitäten und ihre Vorbeugung, effektive numerische Simulationsmethoden von Verschleiß und elastohydrodynamischen Kontakten.

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4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen Vorlesung und Übung

5. Voraussetzungen für die Teilnahme

a) obligatorisch: Mechanik (Statik, Elastostatik, Kinematik und Dynamik) z.B. im Umfang der Module "Statik und elementare Festigkeitslehre" sowie "Kinematik und Dynamik" oder der einsemestrigen Mechanik (Mechanik E).

b) wünschenswert: Kenntnisse, die im Modul "Energiemethoden der Mechanik" vermittelt werden.

6. Verwendbarkeit Schwerpunkt "Festkörpermechanik" im Studiengang Physikalische Ingenieurwissenschaft (Bachelor und Master).

Schwerpunktfach oder Wahlfach in den Studiengängen Verkehrswesen, Maschinenbau.

Wahlfach für Physiker, Werkstoffwissenschaftler.

7. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte 4 SWS VL (Präsenz) 15*) x 4 h. 60 h Bearbeitung von Hausaufgaben 15 x 4 h. 60 h Prüfungsvorbereitung 15 x 4 h. 60 h Somit ergibt sich ein Gesamtaufwand pro Semester von 180 Stunden. Dieser entspricht 6 Leistungspunkten.

*) Hierbei wurde von durchschnittlich von 15 Wochen im Semester ausgegangen.

8. Prüfung und Benotung des Moduls mündliche Prüfung Zulassungvoraussetzung zur Prüfung ist eine in der Regel durch einen Übungsschein bescheinigte Übungsleistung. Der Übungsschein kann wahlweise durch eine Projektarbeit ersetzt werden.

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10. Teilnehmer(innen)zahl Maximale Teilnehmer(innen)zahl: 30

11. Anmeldeformalitäten Anmeldung ist bis zum Tag der Prüfung möglich und erfolgt über das zuständige Prüfungsamt

12. Literaturhinweise Skript in Papierform vorhanden: ja nein Wenn ja, wo kann das Skript gekauft werden: AMAZON Skripte in elektronischer Form vorhanden: ja nein Wenn ja, Internetseite angeben: http://www.springerlink.com/content/978-3-540-88836-9

Literatur:

Popov, V. L. Kontaktmechanik und Reibung. Ein Lehr- und Anwendungsbuch von der Nanotribologie bis zur numerischen Simulation. - Springer-Verlag, 2009, 328 S., Softcover, ISBN: 978-3-540-88836-9

13. Sonstiges

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Fachkompetenz: 60% Methodenkompetenz: 30% Systemkompetenz: 5% Sozialkompetenz: 5%



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