Semesterübersicht

Auf dieser Seite erfolgen Angaben zu den turnusmäßig im Winter- und Sommersemester angebotenen Lehrveranstaltungen.

Die Termine und Räume der Lehrveranstaltungen können dem aktuellen 
Veranstaltungsverzeichnis entnommen werden.

Strukturmechanik und FEM, Teil 1

Einführung in die Tensor- und Matrizenrechnung

Erweiterte Grundlagen der räumlichen Elastizitätstheorie

  • Verschiebungs-, Verzerrungs- und Spannungszustand, allgemeine u. Hauptachsentransformationen, Elastizitätsgesetze, ortho- u. isotrop, Dilatations- u. Deviatoraufteilungen, Formänderungsenergiedichte, Darstellungsformen, allg. räumliche Gleichgewichtsbedingungen (global, lokal)
  • Grundgleichungen (Elimination der Spannungen bzw. Verschiebungen: Naviersche V-DGL, Beltrami-Mitschelsche DGL, Airysche Spannungsfunktionen), einfache rotationssymmetrische Anwendungen (2D-Probleme), Hinweise auf FEM, Übungen (2D-Axialsymmetrie), ebene, rotations-symmetrische Anwendungen (1D), ebene Probleme (ESZ, EVZ), Transformationen, Anwendungen

klassische Tragwerkstheorien

  • Stab- und Flächentragwerke, Leichtbau
Leichtbau und Strukturmechanik

Besonderheiten dünnwandiger (offener und geschlossener) Profilstäbe:

  • Querkraftschub, Schubmittelpunkt, Schubfeldträger, Torsion mit Querschnittsverwölbung, Stabilität ( ..., Kippen)

Stabilität:

  • Knicken von Stäben
  • Beulen von Platten
  • Ausblick bzgl. verstärkter Blechfelder und Rohre

Sandwichtragwerke:

  • Aufbau, Werkstoffe,Kernbauweisen, Verformungsberechnung, Einblick in die Besonderheiten (Stabilität, erw. SW-Theorie)

Faserverbundbauweisen:

  • Faser- und Matrixauswahl, Transformationen, klassische Laminat Theorie (CLT), Besonderheiten, Einblick in die Festigkeitsauslegung

Übungen:

  • Analytische Übungen zuzüglich FE-Problemaufbereitung, FE-Berechnung und Auswertung samt Interpretation bzgl. des Vorlesungsstoffes (Sandwichtragwerke, Stabilitätsprobleme, ...) mit kommerzieller Software (ABAQUS)
Fahrzeug- und Strukturschwingungen

Wiederholung und Ergänzungen zum 1 FHG Schwinger

  • Freie gedämpfte Schwingungen, log. Dekrement, Begriffe
  • Erzwungene Schwingungen im Frequenzbereich:
  • harmonische Erregung, einheitliche (komplexe) Darstellung von Kraft-/Feder-, Unwucht- und Fußpunkterregung
  • Vergrößerungs- und Phasenfunktionen, allg. period. Erregung (Fourierreihe), allg. transiente Erregung (Fourierintegral)
  • Erzwungene Schwingungen im Zeitbereich
  • Stoßantwortfunktionen, Duhamelsches Integral

Einführung in Mehrfreiheitsgradsysteme

Elementare Kraftfahrzeugschwingungen

  • Einleitung, Ersatzmodelle, Grundlagen am 1 FHG - Modell unter Unebenheitsanregung:
    Eigenschwingungen, Dämpfungen, Vergrößerungsfunktionen Radlastschwankungen, hydraulische- und Gummidämpfung
  • Beschreibung stochastischer Schwingungen:
    Kennzahlen, spektrale Leistungsdichten
  • Fahrbahnbeschreibung:
    sinusförmige und allg. periodische (Wellen-) Fahrbahnanregung, stochastische Fahrbahnbeschreibung, Weg -u. Zeitkreisfrequenz; Erörterung relevanter Anregungsquellen
  • Bewertungskriterien:
    Radlastschwankungen, Fahrsicherheit, Straßenbeanspruchung, Federwege (Sitz u. Rad), menschliches Empfinden, einfache Fahrzeuge; Reifen- und Sitzeigenschaften

2 - 3 FHG - Viertelmodell unter Einpunktanregung

  • Einflüsse von Aufbaufederung u. -dämpfung, Radmasse u. -federung; schwingungstechnische Auslegung: Konfliktschaubild; Nick- u. Wankbewegungen
Messtechnik und Versuchsmethoden (Ringlabor II)

Numerische und Messtechnische Untersuchungen an Faserverbundbauteilen

  • Modellierung mit FEM
  • lineare/nichtlineare Rechenprozeduren (Vergleich, Voraussetzungen, Konvergente Lösungen)
  • messtechnische Untersuchung am realen Bauteil (Steifigkeitsbestimmung)
  • Vergleich von Berechnung und Messung, Disskusion von Unterschieden und deren Ursachen
Strukturmechanik und FEM, Teil 2

Aufgrund der Verfügbarkeit preiswerter Rechenleistung werden in den Berechnungs- und Konstruktionsabteilungen zunehmend moderne, computergestützte Berechnungsmethoden verwendet. Vor allem die Finite-Elemente-Methode hat sich wegen ihrer Formalisierbarkeit durchgesetzt. Ausgehend von den Grundlagen der Kontinuumsmechanik wird die Finite-Elemente-Methode entwickelt und die Berechnung von Verformungen, Spannungen und Schwingungseigenformen dargestellt.

Nichtlineare Struktur- und Kontinuumsmechanik

Einführung, Begriffe, Motivation

Wiederholungen Tensoralgebra und -analysis

Nichtlineare Deformationskinematik

  • (Lagrangesche u. Eulersche Betrachtungsweise, Deformations-, Verschiebungs-, Geschwindigkeitsgradient, polare Zerlegung, Green-Lagrange-, Almansi-, Hencky-Verzerrungstensoren, Deformations-, Rotations-, Verzerrungsgeschwindigkeitstensoren, ...)

Spannungsmaße und kinetische Größen

  • (Cauchy-, 1. und 2. Piola-Kirchoff-Spannungstensoren, ...)

Bilanzgleichungen

  • (allgemeine Feldformulierung, Masse, Impuls, Drehimpuls, mechanische Energiebilanz, 1. und 2. Hauptsatz, ...)

Material- bzw. Stoffgesetze

  • (allgemeine Sätze, Objektivität, Symmetrien, Hyperelastizität: Ogden, Mooney-Rivlin, Neo-Hooke, Saint-Venant Kirchhoff, ...)

FE-Beispiele zur Berechnung von Gummi mit großen Verformungen

Literatur:

  • Holzapfel: Nonlinear Solid Mechanics, ISBN 471-82319-8
  • Belytschko, Wang, Moran: Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures, ISBN 471-98774-3
  • Wriggers: Nichtlineare Finite-Element-Methoden, ISBN 354067747X
Schall- und Schwingungsmesstechnik, Teil B

Teil A: Schallmesstechnik wird von Prof. E. Sarradj gelesen.

  • Vorstellung der prinzipiellen Messkette, Erregerquellen, Sensoren, Darstellung im Frequenzbereich, Beispiele von Spektren, logarithmische Darstellung, Aliasing, Leakage, Fensterfunktionen, Einstellungen für den Messablauf und Besonderheiten des Frequenzanalysators, Kennfunktionen der Signalanalyse, Theoretische Modalanalyse, Orthogonalitätsrelation, Übertragungsmatrix, Modalanalyse gemessener Frequenzgänge, SDOF- und MDOF-Verfahren, Kriterien zur Überprüfung modaler Größen (z. B. MAC), Strukturmodifikation, Mehrpunkterregung gemäß Phasentrennungsverfahren, Model Updating, Übertragungsmatrizenverfahren, Beurteilungskriterien von Schwingungseinwirkungen auf Mensch und Maschine / Schadensdiagnose
  • Begleitende Experimente: U.a. messtechnische Ermittlung der Dämpfung, experimentelle Modalanalysen, Model Updating, Ordnungsanalyse
Ringlabor Fahrzeugtechnik

Das Fachgebiet Strukturmechanik bietet im Rahmen des Ringlabores folgende Versuche an:

  • Einführung in die Faserverbundwerkstoffe
    • Hier werden am Beispiel eines Flügels die Grundlagen der Herstellung von Faserverbundbauteilen vermittelt. Jede Gruppe (2 Studenten) fertigt eine Flügelhalbschale aus glasfaserverstärktem Material. Die Halbschalen werden dann zu dem kopletten Flügel zusammengefügt.
      Einige Fragen zur Auslegung von Faserverbund-Bauteilen werden erörtert und ein Überblick über verschiedene Verstärkungsfasern und Matrixmaterialien sowie über andere Leichtbauweisen (Sandwichtragwerke) wird gegeben.
  • Experimentelle Modalanalyse
    • Hier wird an zwei Beispielen (Stahlplatte, Fahrzeugkarrosserie) von den Studenten eine experimentelle Modalanalyse durchgeführt. Die Modalanalyse stellt eine Möglichkeit dar, die modalen Parameter (Eigenfrequenzen, Dämpfungen, Schwingformen) von Bauteilen zu bestimmen, indem man die jeweilige Struktur definiert zum Schwingen anregt und diese Schwingungsantwort aufzeichnet. Die Erregung erfolgt für die Stahlplatte mittels Modalhammer und für die Fahrzeugkarrosserie mittels eines elektrodynamischen Shakers. Anfänglich wird ein Einblick in die theoretischen Grundlagen der Signal- und Modalanalyse vermittelt. Anschließend wird eine experimentelle Modalanalyse durchgeführt und ausgewertet, wobei die experimentellen Ergebnisse mit den rechnischen (FEM) ermittelten verglichen und diskutiert werden.