M443 – Finite Element Method / Vehicle Lightweight Construction

Module
Finite Element Method / Vehicle Lightweight Construction
FEM / Fahrzeugleichtbau
Module number
M443
Version: 1
Faculty
Mechanical Engineering
Level
Bachelor/Diploma
Duration
2 Semester
Semester
2 semesters, start summer semester
Module supervisor

Prof. Dr.-Ing. Martin Wittmer
martin.wittmer(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"

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

Prof. Dr.-Ing. Martin Wittmer
martin.wittmer(at)htw-dresden.de
Lecturer in: "Fahrzeugleichtbau"
Course language(s)

German
in "FEM 1"

German
in "FEM 2"

German
in "Fahrzeugleichtbau"
ECTS credits

7.00 credits
1.00 credits in "FEM 1"
3.00 credits in "FEM 2"
3.00 credits in "Fahrzeugleichtbau"
Workload

210 hours
30 hours in "FEM 1"
90 hours in "FEM 2"
90 hours in "Fahrzeugleichtbau"
Courses

7.00 SCH (4.00 SCH Lecture | 3.00 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"
3.00 SCH (2.00 SCH Lecture | 1.00 SCH Seminar) in "Fahrzeugleichtbau"
Self-study time

105.00 hours
15.00 hours in "FEM 1"
45.00 hours in "FEM 2"
45.00 hours in "Fahrzeugleichtbau"
Pre-examination(s)

Paper
in "FEM 2"
Examination(s)

Oral examination
Examination time: 15 min | Weighting: 60% | not to be compensated
in "FEM 2"

Alternative examination - Written academic assessment
Examination time: 80 min | Weighting: 40% | not to be compensated
in "Fahrzeugleichtbau"
Form of teaching
FEM 1:
  • Vorlesung
FEM 2:
  • Vorlesung
  • Übung
Fahrzeugleichtbau:
  • Vorlesung
  • Übung
Media type
No information
Instruction content/structure
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

Fahrzeugleichtbau:
  • Zielsetzung des Leichtbaus und Motivation für den Leichbau
  • Leichtbauweisen
  • Leichtbauwerkstoffe (Kenngrößen, bezogene Werkstoffeigenschaften, Leichtbaukennzahlen)
  • Gestaltungsprinzipien im Leichtbau
  • Einführung in die Elastizitätstheorie
  • Querkraftschub in dünnwandigen offenen Profilen und Schubmittelpunkt
  • Torsion in dünnwandigen Profilen, Wölbkrafttorsion
  • Einführung in die Stabilitätstheorie
  • Schubfeld-Konstruktionen
  • Sandwichkonstruktionen
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

Fahrzeugleichtbau:

Der Studierende besitzt Kenntnis über wesentliche Gestaltungsprinzipien des Leichtbaus und verfügt über Fertigkeiten bei der Berechnung wichtiger Elemente des Fahrzeugleichtbaus.
Social and personal skills
No information
Special admission requirements
No information
Recommended prerequisites
  • Statik
  • Festigkeitslehre
  • Kinematik / Kinetik
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
  • 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

Fahrzeugleichtbau:
  • Klein: "Leichtbaukonstruktion" Friedr. Vieweg & Sohn, 2005
  • Wiedemann: "Leichtbau - Elemente und Konstruktion" Springer, 2006
  • Pippert: "Karosserietechnik" Vogel-Verlag, 1996
  • Schürmann: "Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden" Springer, 2005
Current teaching resources
FEM 1:

Lehrmaterial wird vom jeweiligen Dozenten zur Verfügung gestellt.

FEM 2:

Lehrmaterial wird vom jeweiligen Dozenten zur Verfügung gestellt.

Fahrzeugleichtbau:

Lehrmaterial und Einschreiblisten sind über die Lehr- und Lernplattform OPAL verfügbar
⇒ Link zum OPAL-Katalog der Fakultät Maschinenbau
Notes
No information
Link to course/learning resources in OPAL
https://bildungsportal.sachsen.de/opal/auth/RepositoryEntry/28616884246
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