Bachelor: Digital Engineering

613 - Modellbildung und Simulation

Empfohlene Vorkenntnisse für die Teilnahme

Physik, Technische Mechanik, 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.