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Computerunterstützte Simulationsmethoden (MCAE) im modernen Entwicklungsprozess

Turnus: Jedes 2. Semester, SoSe

Moduldauer: 1 Semester

SWS: 2.0

Vortragender: Ralf Schneider ( schneider@hlrs.de )

Inhalt:

Den Studierenden des Moduls werden die Prinzipien und Möglichkeiten der ingenieurmäßigen Modellierung und Simulation (MCAE) vermittelt. Anhand von Anwendungen der FEM-Simulation auf strukturmechanische Fragestellungen wird die Basis zur vertieften Anwendung dieser Methoden, z.B. in einer Studien- oder in der Masterarbeit, geschaffen.

Einzelne Themengebiete sind:

I. Vorlesung (Schneider)

1. Methode der Finiten Elemente
    1.1. Gleichgewichtsbedingungen am linear elastischen Volumen
    1.2. Das Prinzip der Virtuellen Verschiebungen
    1.3. Gleichgewicht eines Finiten Elements
    1.4. Aufstellen der Elementsteifigkeit
    1.5. Integration der Steifigkeitsmatrix im Parameterraum
    1.6. Nummerisches Integrationsverfahren nach Gauß
    1.7. Ansatz für lineare Elemente
    1.8. Starrkörpermoden und Lagerung
    1.9. Assemblierung der Systemmatrizen


2. Modellerstellung / Preprocessing
    2.1. Digitale-Geometrie
    2.2. CAD-Daten
    2.3. Geometriedarstellung / -import
    2.4. Geometrieaufbereitung
    2.5. Vernetzung

3. Lösung / Simulation
    3.1. Netzübergabe
    3.2. Modelverhalten
    3.3. Randbedingungen
    3.4. Multi-Point-Constraints
    3.5. Constraints
    3.6. Konsistente Einheitensysteme

4. Postprocessing

II. Praktikum: „Finite Elemente-Analyse mit ABAQUS“ (Schneider)

Durchführung von 2 Simulationen in 4 Stunden

  • Linear und nichtlinear statische Berechnung eines dreidimensionalen Biegebalkens
  • Transiente zweidimensionale Berechnung eines Wärmedurchgangs durch ein Isolierglasfenster

Wünschenswerte Vorkenntnisse: Ingenieurwissenschaftliche Grundlagen, fundierte Grundkenntnisse in der technischen Mechanik, numerischen Mathematik und Informatik

Vorlesungsfolien und wxMaxima Scripte