M457 – FEM / Maschinendynamik

Modul
FEM / Maschinendynamik
Finite Element Method / Dynamics of Machines
Modulnummer
M457
Version: 1
Fakultät
Maschinenbau
Niveau
Bachelor/Diplom
Dauer
2 Semester
Turnus
2 Semester, Start Sommersemester
Modulverantwortliche/-r

Prof. Dr.-Ing. Ines Hofinger
ines.hofinger(at)htw-dresden.de
Dozent/-in(nen)

Prof. Dr.-Ing. Matthias Berner
matthias.berner(at)htw-dresden.de
Dozent/-in in: "FEM 1" ,"FEM 2"

Prof. Dr.-Ing. Ines Hofinger
ines.hofinger(at)htw-dresden.de
Dozent/-in in: "FEM 1" ,"FEM 2" ,"Maschinendynamik"

Prof. Dr.-Ing. Eckehard Kullig
eckehard.kullig(at)htw-dresden.de
Dozent/-in in: "FEM 1" ,"FEM 2"
Lehrsprache(n)

Deutsch
in "FEM 1"

Deutsch
in "FEM 2"

Deutsch
in "Maschinendynamik"
ECTS-Credits

6.00 Credits
1.00 Credits in "FEM 1"
3.00 Credits in "FEM 2"
2.00 Credits in "Maschinendynamik"
Workload

180 Stunden
30 Stunden in "FEM 1"
90 Stunden in "FEM 2"
60 Stunden in "Maschinendynamik"
Lehrveranstaltungen

6.00 SWS (4.00 SWS Vorlesung | 2.00 SWS Übung)
1.00 SWS (1.00 SWS Vorlesung) in "FEM 1"
3.00 SWS (1.00 SWS Vorlesung | 2.00 SWS Übung) in "FEM 2"
2.00 SWS (2.00 SWS Vorlesung) in "Maschinendynamik"
Selbststudienzeit

90.00 Stunden
15.00 Stunden in "FEM 1"
45.00 Stunden in "FEM 2"
30.00 Stunden in "Maschinendynamik"
Prüfungsvorleistung(en)

Beleg
in "FEM 2"

Beleg
in "Maschinendynamik"
Prüfungsleistung(en)

Mündliche Prüfungsleistung
Modulprüfung | Prüfungsdauer: 15 min | Wichtung: 100%
in "FEM 2"
Lehrform
FEM 1:
  • Vorlesung
FEM 2:
  • Vorlesung
  • Übung
Maschinendynamik:
  • Vorlesung
Medienform
Keine Angabe
Lehrinhalte/Gliederung
FEM 1:
  • Einführung in die FEM
    • Grundanliegen
    • Ablauf und Umfang einer FEM-Analyse
    • Beispiele
    • Überblick unterschiedlicher Elemente
  • Anwendung der FEM auf Fachwerke
    • Das 2-Knoten-Stabelement
    • Aufbau des FEM-Gleichungssystems
    • Lösung des Gleichungssystems und Berechnung abgeleiteter Ergebnisse
  • Anwendung der FEM auf Balkentragwerke
    • Das 2-Knoten-Balkenelement
    • Überlagerung von Längskraft und Biegung
    • Schubstarre und schubweiche Elemente
  • Anwendung der FEM auf zweidimensionale Bauteile
    • Dreieck- und Viereckelemente, isoparametrische Elemente
    • Scheibenzustand
    • Plattenzustand
    • Schalenzustand
  • Anwendung der FEM auf dreidimensionale Bauteile
    • Elementtypen
    • Bemerkungen zu den FE-Grundgleichungen
  • Anwendung der FEM auf dynamische Probleme
    • Modalanalyse
    • Integration der Bewegungsgleichungen
  • Ausblick
    • Nichtlineare Probleme
    • Bemerkungen zur Anwendung der FEM in der Produktentwicklung
  • Praktische Hinweise zur Einarbeitung in die FEM, Übungen an einfachen Beispielen
    • Einfluss der Vernetzung, Singularitäten
    • Aufbringen von Belastungen und Randbedingungen
    • Auswertung und Darstellung der Ergebnisse
  • Belegarbeit einer selbstgestellten technischen Aufgabe
FEM 2:

siehe FEM 1

Maschinendynamik:
  • Schwingungen linearer Systeme mit einem Freiheitsgrad und konstanten Parametern
  • Starre Maschine
    • Bewegungszustände der Starren Maschine
    • Fundamentbelastung und Schwingungsisolierung
    • Aufstellen der Starren Maschine
    • Massenausgleich und Auswuchten
  • Torsionsschwingungen in Antrieben
  • Biegeschwingungen und kritische Drehzahlen in Maschinenwellen
  • Lineare Vielfachschwinger
Qualifikationsziele
FEM 1:

Die Studierenden sollen in der Lage sein, technische Aufgaben aus den Bereichen der Festigkeitslehre und Dynamik beim Einsatz von FEM-Software nach korrekter Modellbildung zu bearbeiten und die gewonnenen Ergebnisse zu analysieren sowie damit sinnvolle Modifikationen zur Verbesserung des Systems vorzunehmen.

FEM 2:

siehe FEM 1

Maschinendynamik:

Die Studierenden sollen in der Lage sein, technische Schwingungsaufgaben in Abhängigkeit vom Grad der Dämpfung und der Art der Erregung zu berechnen und daraus Schlussfolgerungen für den Einfluss auf den Schwingungsvorgang zu ziehen.
Sozial- und Selbstkompetenzen
Keine Angabe
Besondere Zulassungsvoraussetzung
Keine Angabe
Empfohlene Voraussetzungen
  • Statik
  • Festigkeitslehre
  • Kinematik/Kinetik

siehe FEM 1
Fortsetzungsmöglichkeiten
Keine Angabe
Literatur
FEM 1:

Umfangreiche Literaturempfehlungen werden in der ersten Vorlesung den Studenten mitgeteilt. Eine kleine Auswahl ist:

  • B. Klein: FEM  Grundlagen und Anwendungen der Finite-Element-Methode im Maschinen- und Fahrzeugbau, Springer Vieweg, Wiesbaden
  • K. Knothe, H. Wessels: Finite Elemente  Eine Einführung für Ingenieure, Springer-Verlag GmbH, Heidelberg
  • H. R. Schwarz: Methode der finiten Elemente, Teubner Studienbücher, Stuttgart
  • G. Müller, C. Groth: FEM für Praktiker - Band 1: Grundlagen, expert verlag, Renningen
FEM 2:

siehe FEM 1

Maschinendynamik:

Umfangreiche Literaturempfehlungen werden in der ersten Vorlesung den Studenten mitgeteilt. Eine kleine Auswahl ist:

  • H. Dresig, F. Holzweißig: Maschinendynamik, Springer Vieweg, Wiesbaden
  • H. Dresig: Schwingungen mechanischer Antriebssysteme, Modellbildung, Berechnung, Analyse, Synthese, Springer-Verlag GmbH, Heidelberg
  • H. Jäger, R. Mastel, M. Knaebel: Technische Schwingungslehre, Grundlagen - Modellbildung - Anwendungen, Springer Vieweg, Wiesbaden
  • K. Magnus, K. Popp, W. Sextro: Schwingungen - Physikalische Grundlagen und mathematische Behandlung von Schwingungen, Springer Vieweg, Wiesbaden
  • M. Mitschke, H. Wallentowitz: Dynamik der Kraftfahrzeuge, VDI-Buch, Springer-Verlag GmbH, Heidelberg
Aktuelle Lehrressourcen
FEM 1:

Lehrmaterial wird vom jeweiligen Dozenten zur Verfügung gestellt.

FEM 2:

siehe FEM 1

Maschinendynamik:

Lehrmaterial wird vom jeweiligen Dozenten zur Verfügung gestellt.
Hinweise
Keine Angabe
Link zu Kurs/Lernressourcen im OPAL
https://bildungsportal.sachsen.de/opal/auth/RepositoryEntry/28616884245
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