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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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10. Teilnehmer(innen)zahl

11. Anmeldeformalitäten Anmeldung zur Beginn der Vorlesungszeit

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. Popov, Valentin. Kontaktmechanik und Reibung, Springer 2009

2. Persson, Bo N.J.. Sliding Friction. Physical Principles and Applications. Springer, 1998, 2002.

3. Rabinowicz, Ernest. Friction and Wear of Materials.

13. Sonstiges

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

2. Inhalte

Vorbereitende Vorlesung:

Einführung in die Festigkeitsanalyse mikroelektronischer Bauteile, Surface Mount Technology (SMT), Grundlagen der Mechanik elastisch-plastisch deformierbarer Körper, Einführung in die Bedienung des kommerziellen FE-Programms ABAQUS Gruppenarbeit: Erstellung von FE-Netzen für ein vorzugebendes Festigkeitsproblem aus dem Bereich SMT Generierung eines Inputfiles, Zusammenstellen notwendiger Materialparameter durch Literaturrecherche Ordnungsgemäßes Schreiben wissenschaftlich-technischer Berichte Erstellen einer Präsentation auf Basis der Gruppenarbeit Freier Vortrag über die erzielten Resultate im Rahmen des Seminarteils

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4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen Veranstaltung bestehend aus vorbereitenden Vorlesungen (5 Wochen), "Hands-On"-Bearbeitung eines individuellen Festigkeitsproblems am Rechner in Kleinstgruppen (max. 5 Personen, 6 Wochen), Erstellung eines Gruppenberichts (MS-Word/Excel, 2 Wochen), Abschlußpräsentation und Diskussion (MS-Powerpoint, 2 Wochen)

5. Voraussetzungen für die Teilnahme Obligatorisch: Kenntnisse in Statik und elementarer Festigkeitslehre, Kinematik und Dynamik (Mechanik I + II) Wünschenswert: Kenntnisse in FE-Grundlagen

6. Verwendbarkeit Geeignet für Studienrichtung Maschinenbau, Verkehrswesen, PI, Bauingenieure, Physik, Werkstoffwissenschaften

7. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte 4 h integrierte VL + 8 h Nacharbeitung pro Woche = 15 x 12 h = 180 h = 6 LP

8. Prüfung und Benotung des Moduls Mündliche Prüfung nach Vereinbarung

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

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11. Anmeldeformalitäten Die Anmeldung erfolgt in der ersten Veranstaltung anhand einer Teilnehmerliste

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/projekt_zur_finiten_elementmethode/

Literatur:

Verschiedene Veröffentlichungen sind ebenfalls auf der Internetseite abrufbar

13. Sonstiges Modulkatalog Master Physikalische Ingenieurwissenschaft 231

Titel des Moduls: Leistungspunkte nach ECTS:

Schwingungsberechnung elastischer Kontinua 6

Verantwortliche/-r des Moduls: Sekreteriat: E-Mail:

Prof. Dr. rer. nat. Valentin Popov / Dr.-Ing. C 8-4 alex.boehmer@tu-berlin.de Alexander Böhmer Modulbeschreibung

1. Qualifikation

Die Studierenden verfügen nach erfolgreicher Absolvierung des Moduls über:

Kenntnisse:

Überblick über die Möglichkeiten zur Klassifikation von Schwingungen und Schwingungssystemen, Phänomenologie von Schwingungen, die auf komplexe Systeme übertragbar sind, Grenzen analytischer Methoden zur Berechnung von Kontinua, Stärken und Schwächen verschiedener numerischer Verfahren, aktuelle Reduktionsmethoden und Substrukturtechniken zur Behandlung komplexer dynamischer Systeme

Fertigkeiten:

Modellbildung, Identifikation des idealen Verfahrens zur Lösung einer Schwingungsaufgabe, Aufstellen, Lösen und Analysieren von Diffentialgleichungssystemen, Erstellung eines eigenen ökonomischen numerischen Verfahrens zur Berechnung einfacher Balkenstrukturen Kompetenzen: Die Fähigkeit, eine reale dynamische Struktur zuerst auf ein mechanisches und dann ein mathematisches Modell abzubilden, dieses zu lösen und aus den Gleichungen typische Eigenschaften schwingender Strukturen herauszulesen.

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

2. Inhalte Berechnung von Eigenschwingungen, erzwungenen und selbsterregten Schwingungen in großen mechanischen Systemen (z.B. Hochhaus, Rakete, Tragflügel, Turbine, Brücke, etc.). Ausgehend von analytischen Lösungen werden u.a. das Übertragungsmatrizenverfahren und die Deformationsmethode (Methode der finiten Elemente) motiviert. Reduktionsverfahren zur rechenökonomischen Handhabung großer Gleichungssysteme werden vorgestellt. Grenzen und Einschränkungen der unterschiedlichen Verfahren werden erläutert und einander gegenübergestellt.

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4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen Die Lehrveranstaltung findet in fünf Blockveranstaltungen (jeweils Freitag und Sonnabend) statt. Es kommen Lehrvortrag und interaktive Lernformen zum Einsatz. Hausaufgaben werden in Kleingruppen angefertigt. Am Ende des Semesters wird ein Modellierungswettbewerb, ebenfalls in Kleingruppen, durchgeführt.





5. Voraussetzungen für die Teilnahme Sichere Kenntnisse der Mechanikgrundlagen (Statik und elementare Festigkeitslehre, Kinematik und Dynamik).

6. Verwendbarkeit Das Modul legt die Grundlagen für das Verständnis komplexer Schwingungssysteme, wie sie in verschiedensten Anwendungsbereichen vorkommen (z.B. Kraftwerkstechnik, Maschinenbau, Fahrzeugtechnik, Windkraftanlagen, Luft- und Raumfahrttechnik etc.).

7. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte Kontaktzeiten: 5 x 11 h = 55 h Hausaufgabenbearbeitung: 65 h Prüfungsvorbereitung: 60 h Summe: 180 h = 6 Leistungspunkte

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

10. Teilnehmer(innen)zahl z.Z. unbegrenzt

11. Anmeldeformalitäten Jeweils in der ersten Lehrveranstaltung. Die Teilnahme am ersten Termin ist zwingend erforderlich, bei Rückfragen oder Terminschwierigkeiten bitte eine Email an alex.boehmer@tu-berlin.de.

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:

Robert Gasch / Klaus Knothe: Strukturdynamik II. Kontinua und ihre Diskretisierung, Berlin 1989

13. Sonstiges

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

2. Inhalte Modellbildung von Maschinensystemen, Schwingungen mit endlich vielen Freiheitsgraden, Schwingungen von Kontinua, dynamische Stabilitätstheorie, Quellen- und Empfängerisolation, durchdringende Dämpfung, Tilger, aktive Unterdrückung von Schwingungen

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4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen Vorlesung mit integrierten Beispielen und Übungen in denen der Vorlesungsstoff vertieft wird. Anhand von Vorlesungs- und Übungsbeispielen werden entsprechende rechnergestützte Anwendungen mit Standardprogrammen wie MATLAB oder Mathematica vorgeführt, die zu eigener Vertiefung anregen sollen. Die Beherrschung oder Besitz dieser Programme ist aber nicht Voraussetzung für die Teilnahme an der Veranstaltung.

5. Voraussetzungen für die Teilnahme obligatorisch: Grundvorlesungen der Mechanik und Mathematik, vorheriger Besuch der Vorlesung Mechanische Schwingungslehre und Maschinendynamik

6. Verwendbarkeit Dieses Modul ist besonders geeignet für den Studiengang Physikalische Ingenieurwissenschaft sowie zur Vertiefung im Maschinenbau bzw. als Wahlmodul in weiteren Studiengängen.

7. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte Kontaktzeiten: 60 h Selbststudium und Hausaufgaben: 70 h Prüfungsvorbereitung: 50 h Summe 180 h entsprechend 6 LP nach ECTS

8. Prüfung und Benotung des Moduls Mündliche Prüfung.

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

10. Teilnehmer(innen)zahl Unbegrenzt

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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:

H. Dresig, F. Holzweißig: Maschinendynamik. Springer 2004.

- P. Hagedorn, S. Otterbein: Technische Schwingungslehre Band 1. Springer 1987.

13. Sonstiges Das Modul wird nicht jedes Wintersemester angeboten

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

2. Inhalte

- Grundlagen der Dynamik für diskretisierte Systeme (FEM) mit vielen Freiheitsgraden,

- Methoden und Besonderheiten der Modellierung und Lösungsverfahren für verschiedene Aufgabentypen (Modalanalyse; stationäre u. transiente Vorgänge im Zeit- u. Frequenzbereich)

- typische numerische Methoden u. Algorithmen,

- Modellreduktion, Modaltransformation,

- Dämpfungsmodellierung (modale u. nichtmodal),

- seismische Erregung, Antwortspektrenmethode,

- Ergebnisbewertung und Weiterverwendung von Berechnungsergebnissen,

- Verbindung zur Schwingungsmesstechnik (z.B. EMA) für die Modellbildung, Simulation und Modellverbesserung,

- Grundlagen zur Modellierung elastischer Mehrkörpersysteme (MKS-FEM),

- Grundlagen zur Modellierung von Nichtlinearitäten,

- Anforderung an FE-Programme für die Strukturdynamik.

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4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen Vorlesung mit Tafel und Rechnervorführung, Erläuterung der theoretischen und Verfahrensgrundlagen, Projekt: Bearbeitung typischer Beispiele, Eigenarbeit der Kursteilnehmer

5. Voraussetzungen für die Teilnahme Kenntnisse der Strukturmechanik (wünschenswert Strukturmechanik I, II und Schwingungslehre) erforderlich: Mechanik I+II

6. Verwendbarkeit

7. Arbeitsaufwand und Leistungspunkte VL 15 x 2h (Präsenz) und 15 x 2h Nacharbeitung, Projekt 15 x 4h (Präsenz) und 15 x 4h Eigenarbeit (HA u. Projekt)

8. Prüfung und Benotung des Moduls mündliche Prüfung

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10. Teilnehmer(innen)zahl

11. Anmeldeformalitäten keine

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:

R.R. Craig / A.J. Kurdila: Fundamentals of Structural Dynamics. Second Edition. John Wiley & Sons, Inc., K.-J. Bathe: Finite Element Procedures in Engineering Analysis. Prentice-Hall, 1996 D. Hiichings (Ed.): A Finite Element Dynamics Primer. NAFEMS, 1992 L. Meirovitch: Computational Methods in Structural Dynamics. Sijthoff & Noordhoff, 1980 M.J. Friswell / J.E. Mottershead: Finite Element Model Updating in Structural Dynamics. Kluwer Academic Publishers, 1995

13. Sonstiges

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Fachkompetenz: 50% Methodenkompetenz: 25% Systemkompetenz: 25% Sozialkompetenz:

2. Inhalte Rotordynamik (Eigenverhalten, Zentrifuge) Fahrzeugdynamik (Rad/Schiene-System, ICE) Maschinendynamik (Druckzylinder/-maschine) Antriebsstrangdynamik (Schiffsantrieb) Strukturdynamik (Windkraftanlage) Masschine/Fundament-Dynamik (Turbomaschine)

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4. Beschreibung der Lehr- und Lernformen Vorlesung mit integrierten Beispielen und Übungen in denen der Vorlesungsstoff vertieft wird.

5. Voraussetzungen für die Teilnahme

a) obligatorisch: Grundvorlesungen der Mechanik und Mathematik



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