Modulbeschreibung
| Modulnummer / Modulcode | WP-IntroFEM |
|---|---|
| Modulname | Einführung in die Finite-Elemente-Methode |
| Art des Moduls | Wahlpflicht |
| Lernergebnisse, Kompetenzen, Qualifikationsziele | Die Finite-Elemente-Methode (FEM) ist eines der wichtigsten Werkzeuge zur rechnergestützten Analyse und Auslegung technischer Bauteile im Maschinenbau. Das Modul vermittelt eine grundlegende und anwendungsorientierte Einführung in die FEM für strukturmechanische und thermische Problemstellungen. Ziel ist es, die Grundidee der FEM zu verstehen: Ein kontinuierliches Problem wird in einfache Elemente zerlegt, mathematisch beschrieben und zu einem Gesamtsystem zusammengesetzt. Die Studierenden lernen den Ablauf einer FEM-Berechnung kennen: Modellbildung, Diskretisierung, Elementwahl, Formfunktionen, Assemblierung, Randbedingungen, Lösung des Gleichungssystems und Auswertung der Ergebnisse. Behandelt werden linear-elastische Probleme, stationäre Wärmeleitung sowie grundlegende Analogien zwischen beiden Problemklassen. Nach erfolgreichem Abschluss können die Studierenden einfache strukturmechanische und thermische Probleme mit der FEM beschreiben, berechnen und auswerten. Sie verstehen das eindimensionale Stab- und Leitungselement und können die Grundidee auf einfache zweidimensionale Elemente übertragen. In Python/Jupyter-Übungen setzen sie einfache FEM-Beispiele um und werten diese aus. |
| Lehrveranstaltungsarten | 2 SWS VL (30 Std.), 2 SWS HÜ/Ü (30 Std.), Selbststudium (120 Std.) |
| Lehrinhalte |
Rechnergestützte Übungen mit Python/Jupyter. Umsetzung einfacher FEM-Beispiele mit Python und Jupyter Notebooks. |
| Titel der Lehrveranstaltungen | Einführung in die FEM |
| Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen) | Vorlesungen zur Vermittlung theoretischer Grundlagen sowie rechnergestützte Übungen im Computerpool des CEC (Computational Engineering Center) zur Anwendung und Vertiefung der Inhalte. Projektorientiertes Lernen im Rahmen einer eigenständigen Projektarbeit mit Anleitung und Feedback. Präsentation und Diskussion von Ergebnissen zur Förderung fachlicher und methodischer Kompetenzen. |
| Verwendbarkeit des Moduls | B. Sc. Maschinenbau B. Sc. Mechatronik |
| Dauer des Moduls | ein Semester |
| Häufigkeit des Angebotes | jährlich im Wintersemester |
| Sprache | Vorlesungen und Übungen in deutscher Sprache. Diskussionen, Projektbericht, Präsentation sowie mündliche Prüfung wahlweise in deutscher oder englischer Sprache nach Wunsch der einzelnen Studierenden. |
| Empfohlene (inhaltliche) Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul | Technische Mechanik 1, 2 Lineare Kontinuumsmechanik |
| Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul | keine |
| Studentischer Arbeitsaufwand | VL (30 Std.), HÜ/Ü (30 Std.), Selbststudium (120 Std.) |
| Studienleistungen | keine |
| Voraussetzung für Zulassung zur Prüfungsleistung | keine |
| Prüfungsleistungen | Projektarbeit (40 %): Bericht + kurze Präsentation mit Diskussion (15-20 Min). Mündliche Prüfung (60 %): Inhalte aus Vorlesung und Übung (25 -30 Min) |
| Anzahl Credits (ECTS) | 6 cp |
| Lehreinheit | Maschinenbau |
| Modulverantwortliche/r | Prof. Dr.-Ing. Yousef Heider |
| Lehrende | Prof. Dr.-Ing. Yousef Heider |
| Medienformen | Vorlesungs- und Übungsfolien, rechnergestützte Arbeitsumgebungen (PC, Jupyter Notebooks), Beamer, Lernplattform Moodle zur Bereitstellung von Materialien und Aufgaben, digitale Quizformate zur Lernkontrolle. |
| Literatur |
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