MAK10 – Finite Element Method / Dynamics of Machines

Module

Finite Element Method / Dynamics of Machines
FEM/Maschinendynamik

Module number

[MAK10]
Version: 1

Faculty

Mechanical Engineering

Level

Diploma

Duration

2 Semester

Semester

2 semesters, start summer semester

Module supervisor

Prof. Dr.-Ing. Matthias Berner
matthias.berner(at)htw-dresden.de

Prof. Dr.-Ing. Ines Hofinger
ines.hofinger(at)htw-dresden.de

Prof. Dr.-Ing. Eckehard Kullig
eckehard.kullig(at)htw-dresden.de

Lecturer(s)

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

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

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

Course language(s)

German
in "FEM 1"

German
in "FEM 2"

German
in "Maschinendynamik"

ECTS credits

6.00 credits
1.50 credits in "FEM 1"
2.50 credits in "FEM 2"
2.00 credits in "Maschinendynamik"

Workload

180 hours
45 hours in "FEM 1"
75 hours in "FEM 2"
60 hours in "Maschinendynamik"

Courses

6.00 SCH (4.00 SCH Lecture | 2.00 SCH Seminar)
1.00 SCH (1.00 SCH Lecture) in "FEM 1"
3.00 SCH (1.00 SCH Lecture | 2.00 SCH Seminar) in "FEM 2"
2.00 SCH (2.00 SCH Lecture) in "Maschinendynamik"

Self-study time

90.00 hours
113.00 hours Self-study - FEM 1
30.00 hours in "FEM 2"
30.00 hours in "Maschinendynamik"

Pre-examination(s)

Paper
in "FEM 2"

Examination(s)

Oral examination
Module examination | Examination time: 15 min | Weighting: 70% | not to be compensated
in "FEM 2"

Alternative examination - Test
Examination time: 60 min | Weighting: 30% | not to be compensated
in "Maschinendynamik"

Form of teaching

FEM 1:

Vorlesung

FEM 2:

Vorlesung
Übung

Maschinendynamik:

Vorlesung

Media type

No information

Instruction content/structure

FEM 1:

Historische Entwicklung der FEM
Überblick über Diskretisierungsverfahren
FE-Modellbildung
- Begriffsdefinitionen und einsetzbare Elementtypen
- Vernetzungsmöglichkeiten
- Belastungen und Randbedingungen
FEM an einfachen Beispielen
- Untersuchung eines einfachen Fachwerks
- Untersuchung eines beidseitig gelagerten Stabs
- Untersuchung eines konischen Stabs
Ausgewählte FEM-Programme
Anwendung eines FEM-Programms
- Pre- und Postprozessor, Analyseprogramme
- Elementbibliothek
- Auswertung der Resultate

Übungen mit vorhandener Software im Computerlabor
- speziell gefertigte Übungsbeispiele zum Aneignen der Software
und zum Fördern des Umgangs mit verschiedenen
Problemstellungen aus Festigkeitslehre und Dynamik

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
Dynamik von Fahrzeugen
Lineare Vielfachschwinger

Qualification objectives

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.

Social and personal skills

No information

Special admission requirements

No information

Recommended prerequisites

M06 - Statik
M07 - Festigkeitslehre
MA08 - Kinematik/Kinetik bzw. MF8 - Kinematik/Kinetik

siehe FEM 1

Continuation options

No information

Literature

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
- U. F. Meißner, A. Maurial:
Die Methode der finiten Elemente
Eine Einführung in die Grundlagen
Springer-Verlag GmbH, Heidelberg
- G. Silber, F. Steinwender:
Bauteilberechnung und Optimierung mit der FEM
Materialtheorie, Anwendungen, Beispiele,
Springer Vieweg, Wiesbaden
- P. Steinke:
Finite-Elemente-Methode Rechnergestützte Einführung
Springer Vieweg, Wiesbaden

- R. Stelzer, W. Steger
SolidWorks
Grundlagen der Modellierung und des Programmierens
Verlag Pearson Studium, München
- V. Krämer
Praxishandbuch Simulationen in SolidWorks 2010
Strukturanalyse (FEM), Kinematik/Kinetik,
Strömungssimulation (CFD)
Hanser Fachbuchverlag, München

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

Current teaching resources

Lehrmaterial und Einschreiblisten sind über die Lehr- und Lernplattform OPAL verfügbar

⇒ Link zum OPAL-Katalog der Fakultät Maschinenbau

Notes

Alle Prüfungsleistungen des Moduls müssen mit mindestens "ausreichend" (4,0) bestanden werden.

FEM 1:

Dieses Modul ist Voraussetzung für:
- MAK_wo_09 - Allgemeine Materialmodelle / FEM

FEM 2:

siehe FEM 1

Maschinendynamik:

Link to course/learning resources in OPAL

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