M703 – Strömungslehre 2 / Betriebsfestigkeit

Modul
Strömungslehre 2 / Betriebsfestigkeit
Fluid Mechanics 2 / Fatigue Strength
Modulnummer
M703
Version: 1
Fakultät
Maschinenbau
Niveau
Master
Dauer
1 Semester
Turnus
Wintersemester
Modulverantwortliche/-r

Prof. Dr.-Ing. Eckehard Kullig
eckehard.kullig(at)htw-dresden.de
Dozent/-in(nen)

Prof. Dr.-Ing. Tobias Kempe
tobias.kempe(at)htw-dresden.de
Dozent/-in in: "Strömungslehre 2"

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

Deutsch
in "Strömungslehre 2"

Deutsch
in "Betriebsfestigkeit"
ECTS-Credits

6.00 Credits
3.00 Credits in "Strömungslehre 2"
3.00 Credits in "Betriebsfestigkeit"
Workload

180 Stunden
90 Stunden in "Strömungslehre 2"
90 Stunden in "Betriebsfestigkeit"
Lehrveranstaltungen

6.00 SWS (4.00 SWS Vorlesung | 2.00 SWS Übung)
3.00 SWS (2.00 SWS Vorlesung | 1.00 SWS Übung) in "Strömungslehre 2"
3.00 SWS (2.00 SWS Vorlesung | 1.00 SWS Übung) in "Betriebsfestigkeit"
Selbststudienzeit

90.00 Stunden
45.00 Stunden in "Strömungslehre 2"
45.00 Stunden in "Betriebsfestigkeit"
Prüfungsvorleistung(en)
Keine
Prüfungsleistung(en)

Alternative Prüfungsleistung - Schriftliche Leistungskontrolle
Prüfungsdauer: 90 min | Wichtung: 50% | nicht kompensierbar
in "Strömungslehre 2"

Schriftliche Prüfungsleistung
Prüfungsdauer: 90 min | Wichtung: 50% | nicht kompensierbar
in "Betriebsfestigkeit"
Lehrform
  • Vorlesung
  • Übung
Medienform
Strömungslehre 2:
  • Folien
  • Aufgabensammlung
  • Formelsammlung
Betriebsfestigkeit:
  • Skripte
  • Folien
  • Übungsblätter
Lehrinhalte/Gliederung
Strömungslehre 2:
    • Umströmung von Körpern und Tragflächen
      - Auftrieb und Widerstand
      - Strömungsablösung

    • Kompressible, reibunsgfreie Strömungen
      - Bernoulli-Gleichung der Gasdynamik
      - Unter- und Überschallströmungen

    • Reibungsbehaftete Strömungen
      - Navier-Stokes-Gleichungen
      - Lösungskonzepte

    • Grenzschichtströmungen
      - Grenzschicht-Gleichungen
      - Grenzschichten an festen Wänden

    • Numerische Strömungsmechanik 

Betriebsfestigkeit:
  • Einführung

  • Analyse der Betriebsbeanspruchungen
    - Statische Beanspruchungen
    - Ermüdungsbeanspruchungen
    - Klassierung nach dem Rain-Flow-Verfahren

  • Ermittlung der Bauteilfestigkeit
    - Statische Festigkeit
    - Beschreibung der Wöhlerlinie und deren Einflussgrößen
    - Schädigungsrechnung

  • Nachweiskonzepte
    - Spannungsbasierte rechnerische Verfahren
    - Experimenteller Nachweis über Bauteilversuche

  • Experimentelle Ermittlung von Festigkeitswerten
    - Streuung der Festigkeitswerte
    - Verfahren zur Ermittlung der Wöhlerlinie und Dauerfestigkeit

  • Weiterführende Gesichtspunkte
    - Einblick in das Kerbgrundkonzept
    - Bewertung von Schweißverbindungen

In den Übungen werden die vermittelten Berechnungsmethoden an einfachen Übungsbeispielen angewendet.
Qualifikationsziele
Strömungslehre 2:

Die Studenten haben einen Überblick über die grundlegenden physikalischen Zusammenhänge bei inkompressiblen sowie kompressiblen Strömungen und kennen die Konzepte zu deren Berechnung.

Wichtige strömungsmechanische Phänomene, wie z.B. die Karmansche Wirbelstaße oder der Magnus-Effekt, sind bekannt und können bewertet werden. Sie verfügen über Kenntnisse zur Bestimmung des Auftriebs und Widerstands umströmter Körper.

Die Studenten besitzen die Fähigkeit und Methodenkenntnis, bei umfangreichen Anforderungen die notwendigen Informationen zu generieren und fundierte technische Entscheidungen zu treffen. Sie haben gelernt, eigenständig komplexe technische Aufgabenstellungen in Teilaufgaben zu zerlegen und zu lösen.

Betriebsfestigkeit:

Die Studenten haben einen Überblick über die wichtigsten Konzepte zur sicheren und wirtschaftlichen Bemessung schwingbruchgefährdeter Bauteile. Sie verfügen über Kenntnisse der einzelnen Bausteine eines durchgehenden Nachweises.

Die Aufbereitung gemessener Beanspruchungen mittels Rain-Flow-Klassierung wird verstanden. Weiterhin können die entscheidenden Einflussgrößen auf die Festigkeit und Lebensdauer beurteilt und berücksichtigt werden. Die in der Praxis gängigen Varianten der Schädigungsrechnung sind bekannt und können bewertet werden.

Darüber hinaus kennen die Studenten verschiedene Verfahren der experimentellen Ermittlung von Wöhlerlinien und Dauerfestigkeit. Damit sind sie in der Lage, entsprechende Versuchsprogramme zu planen und auszuwerten.

Die Studenten besitzen die Fähigkeit und Methodenkenntnis, bei umfangreichen Anforderungen die notwendigen Informationen zu generieren und fundierte technische Entscheidungen zu treffen. Sie haben gelernt, eigenständig komplexe technische Aufgabenstellungen in Teilaufgaben zu zerlegen und zu lösen.
Sozial- und Selbstkompetenzen
Keine Angabe
Besondere Zulassungsvoraussetzung
Empfohlene Voraussetzungen
Fortsetzungsmöglichkeiten
Literatur
Strömungslehre 2:
  • Schade & Kunz, Strömungslehre, De Gruyter Wissenschaftsverlag
  • Spurk & Aksel, Strömungslehre, Springer-Verlag
  • Durst, Grundlagen der Strömungsmechanik, Springer-Verlag
  • Anderson, Modern Compressible Flow, McGraw Hill 
Betriebsfestigkeit:
  • E. Haibach: Betriebsfestigkeit, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 3. Auflage 2006, ISBN-13 987-3-540-29363-7
  • D. Radaj; M. Vormwald: Ermüdungsfestigkeit - Grundlagen für Ingenieure, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 3. Auflage 2007, ISBN 978-3-540-71458-3
  • W.-U. Zammert: Betriebsfestigkeitsberechnung, Vieweg Verlagsgesellschaft Braunschweig 1985, ISBN 3-528-03350-9
  • E. Haibach: Betriebsfeste Bauteile, Kontruktionsbücher Bd. 38, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1992, ISBN 3540548157
  • M. Sander: Sicherheit und Betriebsfestigkeit von Maschinen und Anlagen, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1. Auflage 2008, ISBN 978-3-540-77732-8 4
  • D. Cottin; E. Puls: Angewandte Betriebsfestigkeit, Hanser Verlag München Wien, 2. Auflage 1992, ISBN 3-446-16192-9
  • R. Rennert, E. Kullig, M. Vormwald, A. Esderts, D. Siegele: FKM-Richtlinie Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile, VDMA - Verlag, 7. Auflage 2020, ISBN 978-3-8163-0743-3
  • H. Naubereit; J. Weinert: Einführung in die Ermüdungsfestigkeit, Carl Hanser Verlag München Wien, 1999, ISBN 3-446-21028-8
  • S. Götz; K.-G. Eulitz: Betriebsfestigkeit, Springer Vieweg 2020, ISBN 978-3-658-31168-1
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Hinweise
Keine Angabe
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