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.