Vorstellung der Schwerpunkte 6 (Computational Mechanics) und 35 (Modellbildung und Simulation)

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1 Vorstellung der Schwerpunkte 6 (Computational Mechanics) und 35 (Modellbildung und Simulation) Prof. Dr.-Ing. Carsten Proppe, KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

2 In eigener Sache

3 Lehrangebot Pflichtbereich: Master Maschinenbau: Modellbildung und Simulation (WS) Wahlpflichtbereich: Mathematische Methoden der Dynamik (WS) Maschinendynamik (SS) engl. Wahlfächer: Maschinendynamik II (WS) Rechnergestützte Fahrzeugdynamik (SS, ungerade Jahre) Rechnergestützte Dynamik (SS, gerade Jahre) Mechatronik: Softwaretools der Mechatronik (WS) engl

4 Kurze Vorgeschichte Diplomstudiengang, Hauptstudium: zwei Hauptfächer: je drei Vorlesungen gemeinsam geprüft ein Hauptfach aus zur Vertiefungsrichtung hochaffinen Instituten, das andere aus hochaffinen und affinen Instituten Professoren genehmigen die Fächerkombinationen Im Bachelor-/Masterstudiengang: Schwerpunkte mit Kern- und Ergänzungsbereich Vertiefungsrichtung noch wichtig bei Wahlpflichtfächern und Schwerpunkten affine Institute nur noch bei Bachelor-/Masterarbeit beachten

5 Wie finde ich meinen Schwerpunkt? Top-Down-Ansatz Ich wollte schon immer machen Ich war in der Vorstellung von Schwerpunkt XY und fand das super Mein Freund/Freundin/Mitbewohner/ schwärmt von XYZ Bottom-Up-Ansatz Man nehme das Vorlesungsverzeichnis kreuze die Vorlesungen an, die interessant klingen (s.o.) setze sich in den ersten Wochen mal rein und schaue dann, in welchen Schwerpunkt das passt

6 Schwerpunkt 6: Computational Mechanics Computational Mechanics eine internationale Gemeinschaft nationale und internationale Organisationen (GACM, IACM) eine der am schnellsten wachsenden Gemeinschaften (IACM: 12 Mitglieder 1981) Weltkonferenz, alle zwei Jahre Eigene Masterstudiengänge TU München Universität Stuttgart (Erasmus mundus) Universität Duisburg-Essen FH Landshut, Ingolstadt FH Lausitz, Zittau, Zielona Góra

7 Was umfasst Computational Mechanics? Kontinuumsmechanik, Mathematik, Informatik Spezialisierungen: Festkörpermechanik Materialtheorie Dynamik Strömungsmechanik Thermodynamik breite interdisziplinäre Ausbildung

8 und wer braucht sowas? Bauingenieurwesen, Maschinen- und Anlagenbau (Fahrzeugbau, Luftund Raumfahrt, Medizintechnik) zukunftsorientierten Verfahren des modernen Ingenieurs Berücksichtigung der Wechselwirkungen aller beteiligten Bereiche Fähigkeit zu individuellen, kreativen Problemlösungen, Entwicklung innovativer und wirtschaftlicher Lösungen in kurzer Zeit

9 Einige Anwendungen Fahrzeugtechnik

10 Einige Anwendungen Akustik

11 Einige Anwendungen Aerothermodynamik

12 Einige Anwendungen Medizintechnik

13 Aufbau des Schwerpunkts Kernbereich Numerische Methoden in der Strömungstechnik (4 LP) + entweder Einführung in die Numerische Mechanik (5 LP) oder Rechnerunterstützte Mechanik I (6 LP)

14 Aufbau des Schwerpunkts Ergänzungsbereich Festkörpermechanik Einführung in die Finite-Elemente-Methode Grundlagen der nichtlinearen Kontinuumsmechanik Mechanik laminierter Komposite Rechnerunterstützte Mechanik II Materialtheorie Einführung in die Materialtheorie Plastizitätstheorie FEM Workshop Stoffgesetze Dynamik Rechnergestützte Dynamik Rechnergestützte Fahrzeugdynamik Strömungsmechanik Finite-Volumen-Methoden (FVM) zur Strömungsberechnung Numerische Simulation turbulenter Strömungen Numerische Simulation reagierender Zweiphasenströmungen

15 Aufbau des Schwerpunkts Ergänzungsbereich (Fortsetzung): Thermodynamik Differenzenverfahren zur numerischen Lösung von thermischen und fluiddynamischen Problemen Modellierung thermodynamischer Prozesse Numerische Mathematik Numerische Mathematik für die Fachrichtungen Informatik und Ingenieurwesen Informatik Anwendung höherer Programmiersprachen im Maschinenbau High performance computing

16 Abgrenzung zu anderen Schwerpunkten Berechnungsmethoden im MB stärker anwendungsorientiert Angewandte Mechanik stärker theoretisch ausgerichtet, Festigkeit und Dynamik Modellbildung und Simulation -> kommt gleich! Empfehlungen zur Schwerpunktwahl Kombination mit einem Anwendungsfeld (z.b. Kraftfahrzeugtechnik, Medizintechnik, Thermische Turbomaschinen ) Weiterer Schwerpunkt in der Berechnung, dann aber komplementär gestalten! (z.b. Strömungslehre, Technische Thermodynamik )

17 Schwerpunkt 35: Modellbildung und Simulation Validierung des Modells Realität Modellieren Modell Simulationsmodell

18 Schwerpunkt 35: Modellbildung und Simulation Modelliert und simuliert wird überall im Maschinenbau! Zielsetzung: Vermittlung von Modellbildungskompetenz Allgemeine Kenntnisse Modellbildung & Simulation -> Pflichtfach im Master Vertiefung durch fachspezifische Vorlesungen mit Bezug zur Simulation Veranstaltungen mit Einzelfallstudien Praktika -> Kennen + können!

19 Aufbau des Schwerpunkts Kernbereich Einführung in die Finite-Elemente-Methode (4 LP) Einführung in die Mehrkörperdynamik (5 LP) Höhere Technische Festigkeitslehre (4 LP) Maschinendynamik (5 LP) Technische Schwingungslehre (5 LP) Empfehlung: 1x Dynamik, 1x Festigkeitslehre

20 Aufbau des Schwerpunkts Ergänzungsbreich: Veranstaltungen aus nahezu allen Instituten des Maschinenbaus Praktika in CAD, CAE, CFD, VR möglich

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