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Fakultät 3
Lehrstuhl Strukturmechanik und Fahrzeugschwingungen kommissarisch Prof. Dr.-Ing. Bernd Beirow

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 - Modul 13043

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

 

Modulbeschreibung

Leichtbau und Strukturmechanik - Modul 31415

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)

 

Modulbeschreibung

Fahrzeug- und Strukturschwingungen - Modul 41409

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

 

Modulbeschreibung

Lightweight Design and Construction - Modul 13921

Modulbeschreibung

Einführung in die FEM - Modul 13042

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.

 

Modulbeschreibung

Nichtlineare Struktur- und Kontinuumsmechanik - Modul 31306

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

 

Modulbeschreibung

Schall- und Schwingungsmesstechnik - Modul 11347, Teil B

Teil A: Schallmesstechnik - wird von Dr. Thomas Geyer gelesen.

Teil B: Schwingungsmesstechnik:

  • 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

 

Modulbeschreibung

Ringlabor Fahrzeugtechnik - Modul 31421

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.

 

Modulbeschreibung