Bachelor: Digital Engineering

613 - Modellbildung und Simulation

Empfohlenes Studiensemester: 6

Turnus: Sommersemester

Sprachen: Deutsch

ECTS: 10

Prüfungsform: ModA, weitere Angaben siehe SPO und Studienplan

Lehrform und SWS: SU (4SWS), Ü (4SWS)

Gesamter Workload: 300 Stunden

Präsenzzeit: 60 Stunden Seminaristischer Unterricht, 60 Stunden Übung

Selbststudium: 180 Stunden

Modulverantwortung: Prof. Dr. Markus Gitterle (FK03)

Weitere Lehrende: Prof. Dr. Wolfgang Högele (FK07), Prof. Dr. Björn Kniesner (FK03), Prof. Dr. Gerta Köster (FK07), Prof. Dr. Norbert Nitzsche (FK03), Prof. Dr. Martin Orehek (FK07), Prof. Dr. Henning Stoll (FK03)

Empfohlene Voraussetzung für die Teilnahme

Physik, Technische Mechanik 1, Technische Mechanik 2, Werkstoffkunde, Thermodynamik und Fluidmechanik, Numerik

Lernziele

Fach- und Methodenkompetenz

Mit Abschluss der Modulveranstaltung

  • kennen Studierende unterschiedliche Vorgehensweisen zum Beschreiben von technischen Zusammenhängen in Modellen.
  • sind Studierende in der Lage Modelle zu realisieren.
  • sind Studierende sensibilisiert hinsichtlich Anwendbarkeit und Grenzen von Modellen, auch der ihnen bereits bekannten Modelle aus dem Ingenieurwesen.
  • sind Studierende in der Lage, ihnen bereits bekannte Modelle aus dem Ingenieurwesen mit Hilfe des Computers zu simulieren / numerisch zu lösen.
  • sind Studierende in der Lage, Simulationsergebnisse in ausgewählten Feldern des Ingenieurwesens zu beurteilen.
  • wissen Studierende beispielhaft von der Abhängigkeit ausgewählter Modelle und von der Notwendigkeit, diese zu koppeln.

Überfachliche Kompetenz

  • Über Gruppenarbeiten werden kommunikative Kompetenzen gefördert.

Inhalt

  • Methodische Grundlagen der Modellbildung und Simulation von Systemen:
    • Beobachtung
    • Abstraktion zum Modell
    • Diskretisierung
    • Algorithmus
    • Simulation
    • Verifikation und Validierung
  • Numerische Festkörpermechanik, Finite Elemente für aufgewählte mechanische Modelle, theoretische Grundlagen und angewandte Simulationen mit kommerziellem Programm (z.B. Ansys).
  • Numerische Strömungsmechanikmechanik, Finite Volumen zur Lösung von Strömungmodellen, theoretische Grundlagen und angewandte Simulationen mit kommerziellem Programm (z.B. Ansys).
  • Simulationen für Werkstoff- und fertigungsgerechte Gestaltung in der Kunststofftechnik, Modellierung, Besonderheiten und Kopplung zur Strukturmechanik (z.B. Moldex3D).
  • Simulationsmodelle technischer Prozesse (z.B. Mehrkörpersystem) als Grundlage der Regelungstechnik, theoretische Grundlagen und angewendete Simulationen mit kommerziellen Werkzeugen (z.B. Matlab/Simulink).

Lehrmethoden und Lernformen

Tafel, Folien, Beamer

Verwendbarkeit des Moduls

Bachelor Digital Engineering

Literatur

  • Bungartz, H., Zimmer, S., Buchholz, M., Pflüger,D.: Modellbildung und Simulation, Springer, 2013.
  • Gross, D., Hauger, W., Wriggers, P.: Technische Mechanik 4, Hydromechanik, Elemente der Höheren Mechanik, Numerische Methoden, Springer, 2018.
  • Belytschko, T., Liu, W.K., Moran, B., Elkhodary, K.I.: Nonlinear finite elements for continua and structure, Wiley, 2014.
  • Ferziger, J., Peric, M.: Numerische Strömungsmechanik, Springer Verlag, 2008.