M639 – FEM / Fahrzeugleichtbau

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Modul
FEM / Fahrzeugleichtbau
Finite Element Method / Vehicle Lightweight Construction
Modulnummer
M639
Version: 1
Fakultät
Maschinenbau
Niveau
Bachelor/Diplom
Dauer
1 Semester
Turnus
Wintersemester
Modul­verantwortliche/-r

Prof. Dr.-Ing. Martin Wittmer
martin.wittmer(at)htw-dresden.de

Dozierende

Prof. Dr.-Ing. Eckehard Kullig
eckehard.kullig(at)htw-dresden.de
in Veranstaltung "FEM "


Prof. Dr.-Ing. Matthias Berner
matthias.berner(at)htw-dresden.de
in Veranstaltung "FEM "


Prof. Dr.-Ing. Ines Hofinger
ines.hofinger(at)htw-dresden.de
in Veranstaltung "FEM "


Prof. Dr.-Ing. Martin Wittmer
martin.wittmer(at)htw-dresden.de
in Veranstaltung "Fahrzeugleichtbau"

Lehrsprache(n)

Deutsch
in Veranstaltung "FEM "


Deutsch
in Veranstaltung "Fahrzeugleichtbau"

ECTS-Credits

6.00 Credits
3.00 Credits in Veranstaltung "FEM "
3.00 Credits in Veranstaltung "Fahrzeugleichtbau"

Workload

180 Stunden
90 Stunden in Veranstaltung "FEM "
90 Stunden in Veranstaltung "Fahrzeugleichtbau"

Lehrveranstaltungen

6.00 SWS (4.00 SWS Vorlesung | 2.00 SWS Übung)
3.00 SWS (2.00 SWS Vorlesung | 1.00 SWS Übung) in Veranstaltung "FEM "
3.00 SWS (2.00 SWS Vorlesung | 1.00 SWS Übung) in Veranstaltung "Fahrzeugleichtbau"

Selbststudienzeit

90.00 Stunden
45.00 Stunden in Veranstaltung "FEM "
45.00 Stunden in Veranstaltung "Fahrzeugleichtbau"

Prüfungs­vorleistung(en)

Beleg
in Veranstaltung "FEM "

Prüfungsleistung(en)

Mündliche Prüfungsleistung
Prüfungsdauer: 15 min | Wichtung: 50 % | nicht kompensierbar
in Veranstaltung "FEM "


Alternative Prüfungsleistung - Schriftliche Leistungskontrolle
Prüfungsdauer: 80 min | Wichtung: 50 % | nicht kompensierbar
in Veranstaltung "Fahrzeugleichtbau"

Lehrform
Veranstaltung "FEM ":
  • Vorlesung
  • Übung
Veranstaltung "Fahrzeugleichtbau":
  • Vorlesung
  • Übung
  • E-Learning: Übungen mit fachspezifischen Berechnungsumgebungen (Inspire, SimSolid, CATIA-GSA, HyperWorks)
  • Bearbeiten von Problemen und Lösungsfindung
Medienform
Veranstaltung "FEM ":
  • Präsenzvorlesung
  • Ergänzungsfolien
  • Anleitungen zur Software
Veranstaltung "Fahrzeugleichtbau":
  • Skript zur Vorlesung
  • Übungs-Skripte
  • Berechnungsaufgaben
  • vorbereitete Berechnungsaufgaben für Berechnungsprogramme Inspire, SimSolid, CATIA-GSA, HyperWorks
Lehrinhalte / Gliederung
Veranstaltung "FEM ":
  • 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
Veranstaltung "Fahrzeugleichtbau":
  • Fahrzeugleichtbau:
    • Zielsetzung des Leichtbaus
    • Leichtbau in der Fahrzeug- und Verkehrstechnik
    • Motivation und Grenzen des Leichtbaus
    • Leichtbauweisen
    • Leichtbauwerkstoffe (Kenngrößen, bezogene Werkstoffeigenschaften, Leichtbaukennzahlen)
    • Berechnungsmethoden und Nachweise im Leichtbau
    • ausgewählte analytische und numerische Berechnungen (Torsion, Querkraftschub, Stabilität ...)
    • Gestaltungsprinzipien im Leichtbau
    • Optimierungsmethoden
    • Berechnungs- und Gestaltungsbeispiele in den Übungen
Qualifikationsziele
Veranstaltung "FEM ":

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.

Die Studierenden erwerben die Fähigkeit, methodische Konzepte der Lösungsfindung zur Variantenauswahl für die Entwicklung technischer Systeme einzusetzen. Sie sind in der Lage dafür auch Werkzeuge der Modellbildung und Simulation zu nutzen.

Die Studierenden erwerben Kompetenzen, um theoretisch erlangtes Wissen lösungsorientiert einzusetzen. Darüber hinaus sind sie in der Lage fachspezifische Problemstellungen zu abstrahieren und neue, fachübergreifende Anwendungen zu generieren.

Die Studierenden verfügen über zielorientiertes Denk-, Handlungs- und Durchhaltevermögen sowie Beharrlichkeit in fachlichen und persönlichen Situationen. 

Die Studierenden können bei fachlichen Problemstellungen nach alternativen Lösungsansätzen suchen.

Veranstaltung "Fahrzeugleichtbau":
  • Die Studierenden besitzen Kenntnis über Motivation, Möglichkeiten und Grenzen des Fahrzeugleichtbaus.
  • Die Studierenden kennen analytische Berechnugsverfahren und numerische Berechnungsmethoden für den Fahrzeugleichtbau.
  • Die Studierenden können Leichtbaulösungen technisch und wirtschaftlich bewerten.
  • Die Studierenden können eigene Leichtbau-Ideen entwickeln und umsetzen.
  • Die Studierenden haben gelernt, dass Fahrzeugleichtbau eine interdisziplinäre Herausforderung ist, die zu fächerübergreifenden Denkweisen zwingt.
  • Die Studierenden können Leichtbaumaterialien und -lösungen ganzheitlich und kritisch - speziell in Bezug auf technische, wirtschaftliche und soziale Folgen - einschätzen.
  • Die Studierenden kennen die überragende Bedeutung des Fahrzeugleichtbaus für die Dekarbonisierung des Transportsektors.
  • Die Studierenden verfügen über die Fähigkeit zur Teamarbeit, können kommunizieren und kooperieren, und gemeinsam nach bestmöglichen Lösungen zu suchen.

  • Die Studierenden erwerben die Fähigkeit, methodische Konzepte der Lösungsfindung zur Variantenauswahl für die Entwicklung technischer Systeme einzusetzen. Sie sind in der Lage dafür auch Werkzeuge der Modellbildung und Simulation zu nutzen.
  • Die Studierenden sind in der Lage, soziale/kulturelle Folgen von wissenschaftlichen Methoden und Entwicklungen kritisch zu diskutieren; sie verstehen es die ethische Verantwortung aktueller wissenschaftlicher Entwicklungen in der Technik zu diskutieren.
  • Die Studierenden können bei fachlichen und überfachlichen Problemstellungen kreativ nach alternativen Lösungsansätzen suchen.
Besondere Zulassungs­voraussetzung(en)
Keine Angabe
Empfohlene Voraussetzungen
Keine Angabe
Fortsetzungs­möglichkeiten
Keine Angabe
Literatur
Veranstaltung "FEM ":
  • 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
Veranstaltung "Fahrzeugleichtbau":
  • Wiedemann: Leichtbau - Elemente ubnd Konstruktion
    Springer-Vieweg, 3. Auflage 2007
    https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-540-33657-0
  • Friedrich: Leichtbau in der Fahrzeugtechnik
    Springer-Vieweg, 2. Auflage 2017
    https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-658-12295-9
  • Linke/Nast: Festigkeitslehre für den Leichtbau
    Springer-Vieweg, 1. Auflage 2015
    https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-53865-0
  • Degischer/Lüftl: Leichtbau - Prinzipien, Werkstoffauswahl und Fertigungsvarianten
    Wiley-VCH Verlag, 1. Auflage 2009
Aktuelle Lehrressourcen
Hinweise
Keine Angabe
Link zu Kurs bzw. Lernressourcen im OPAL
https://bildungsportal.sachsen.de/opal/auth/RepositoryEntry/46454341660
Modulux-Link:
https://apps.htw-dresden.de/modulux/modul/5378