13702 - Anwendung von Numerik, Simulation und Maschinellem Lernen im Bauingenieurwesen Modulübersicht

Modulnummer: 13702
Modultitel:Anwendung von Numerik, Simulation und Maschinellem Lernen im Bauingenieurwesen
  Application of numerics, simulation methods and machine learning to civil engineering
Einrichtung: Fakultät 6 - Architektur, Bauingenieurwesen und Stadtplanung
Verantwortlich:
  • Dr.-Ing. habil. Hütter, Geralf
Lehr- und Prüfungssprache:Deutsch
Dauer:1 Semester
Angebotsturnus: jedes Sommersemester
Leistungspunkte: 6
Lernziele:In diesem Modul werden grundlegende Kenntnisse zum Verständnis moderner numerischer Simulationsmethoden und Methoden des Maschinellen Lernens in verschiedensten Bereichen von Wissenschaft und Technik vermittelt, insbesondere im Bauingenieurwesen. Durch praktische Übungen mit gängigen Programmpaketen wie MatLab oder Python sowie der Finite-Elemente-Software ANSYS werden die Teilnehmer befähigt, das erworbene Wissen praktisch umzusetzen.
Inhalte:Im ersten Block dieses Moduls werden nach einer kurzen Einführung zur numerischen Lösung von Gleichungen (gewöhnliche Iteration, Newton-Verfahren) die grundlegende Verfahren zur Diskretisierung von Differentialgleichungen besprochen, wie sie in verschiedensten Bereichen auftauchen, z.B. in Statik, Dynamik, Thermodynamik oder Hydromechanik. Der Schwerpunkt dabei liegt auf Zeitintegrationsverfahren (explizite und implizite) sowie räumlichen Diskretisierungsmethoden (Finite Differenzen, Finite Elemente).  Diese werden anhand von Beispielen aus den genannten Bereichen demonstriert, geübt und in entsprechender Software implementiert.
Der zweite Block widmet sich einer Einführung in die Methoden des Maschinellen Lernens. Es werden die grundlegenden Konzepte, Begriffe und Fragestellungen eingeführt (Überwachtes/unüberwachtes Lernen, Training, Optimierung, Klassifizierung, Regression) und an Beispielen erläutert. Ausgewählte Algorithmen zur Bearbeitung dieser Fragestellungen werden vorgestellt und anhand eigener Implementierungen mittels verfügbarer Softwarebibliotheken geübt.
Empfohlene Voraussetzungen:Kenntnis des Stoffes der Module:
  • Höhere Mathematik T1 – BI: Modul 11281
  • Höhere Mathematik T2 – BI: Modul 11282
  • Baumechanik – 2: Modul 11519
  • Vermessung & Bauinformatik: Modul 11522
Zwingende Voraussetzungen:keine
Lehrformen und Arbeitsumfang:
  • Vorlesung / 3 SWS
  • Seminar / 2 SWS
  • Selbststudium / 105 Stunden
Unterrichtsmaterialien und Literaturhinweise:Es wird wechselnde Literatur verwendet, die am Semesterbeginn angekündigt wird.
Modulprüfung:Continuous Assessment (MCA)
Prüfungsleistung/en für Modulprüfung:Benotete Übung „Numerische Methoden“ (33%), benotete Übung Maschinelles Lernen&Optimierung (33%), schriftliche Test 45 Minuten (34%).
Bewertung der Modulprüfung:Prüfungsleistung - benotet
Teilnehmerbeschränkung:keine
Zuordnung zu Studiengängen:
  • Bachelor (universitär) / Bauingenieurwesen / PO 2022
  • Bachelor (universitär) - erweiterte Fachsemester / Bauingenieurwesen / PO 2022
  • Bachelor (universitär) - Duales Studium, ausbildungsintegrierend / Bauingenieurwesen - dual / PO 2022
  • Bachelor (universitär) - Duales Studium, praxisintegrierend / Bauingenieurwesen - dual / PO 2022
Bemerkungen:keine
Veranstaltungen zum Modul:
  • Vorlesung / Seminar
  • Begleitende Übung
Veranstaltungen im aktuellen Semester: