Vorstellung der. Spezialisierungsrichtungen

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1 M.Sc.-Studiengang LRT Vorstellung der Spezialisierungsrichtungen

2 M.Sc.-Studiengang LRT Hinweis Sämtliche Folien besitzen lediglich informativen, nicht jedoch rechtsverbindlichen Charakter. Legitimierte Angaben finden Sie Online in den aus LSF generierten Modulhandbüchern unter:

3 Einführung Struktureller Aufbau des M.Sc.-Studiengangs LRT Teil 1: Aktueller M.Sc. Teil 2: Stand der Überarbeitung Ewald Krämer Studiendekan

4 1. Semester 2. Semester 3. Semester 4. Semester Analytische und numerische Methoden in der LRT 3 LP 3 LP Strukturdynamik Wahlpflichtmodule Spezialisierung 1 Aerodynamik und Flugzeugentwurf I 5 LP 4 LP Regelung, Navigation und Systementwurf 6 LP 3 LP 6 LP Luftfahrttriebwerke und Verbrennung 6 LP Wahlpflichtmodule Spezialisierung LP Wahlpflichtmodule Spezialisierung LP Wahlpflichtmodule Spezialisierung LP Masterarbeit Raumfahrttechnik I 3 LP Nachhaltige Energieund Verkehrssysteme 3 LP 0-18 LP Wahlpflichtmodule Ergänzung 0-12 LP Wahlpflichtmodule Ergänzung 0-12 LP 30 LP Summe: 32 LP Summe: 31* LP Summe: 27* LP Summe: 30 LP Mobilitätsfenster: 3. und 4. Semester * Richtwerte

5 Spezialisierungsrichtungen A: Mathematische und physikalische Modellbildung in der LRT B: Experimentelle und numerische Simulationsmethoden in der LRT C: Informationstechnik in der LRT D: Materialien, Werkstoffe und Fertigungsverfahren E: Flugführung und Systemtechnik in der LRT F: Entwurf, Auslegung und Bau von Luft- und Raumfahrzeugen G: Antriebs- und Energiesysteme in der LRT H: Raumfahrttechnik und Weltraumnutzung Aus diesen 8 Spezialisierungsrichtungen sind 2 auszuwählen. In den beiden gewählten sind Spezialisierungsmodule im Umfang von jeweils 18 LP zu belegen.

6 Modulübersicht (siehe MHB) 1 Aerodynamik und Flugzeugentwurf I X 2 Analytische und numerische Methoden der Luftund Raumfahrttechnik X 3 Luftfahrttriebwerke und Verbrennung X 4 Nachhaltige Energie- und Verkehrssysteme X 5 Raumfahrttechnik I X 6 Regelung, Navigation und Systementwurf X 7 Strukturdynamik X 8 Aeroakustik der Luft- und Raumfahrt X 9 Aerodynamik und Flugzeugentwurf II X 10 Aeoroelastizität I X X 11 Aeoroelastizität I + II X X 12 Akustik von Windenergieanlagen X 13 Analyse tropfendynamischer Prozesse X 14 Analytische Lösungsmethoden für Wärme- und Stoffübertragungsprobleme X 15 Analytische Methoden X 16 Angewandte Luftfahrtsysteme X X 17 Angewandte Luftfahrtsysteme I X X 18 Angewandte Luftfahrtsysteme II X X 19 Angewandte/ausgewählte Turbulenzmodelle X X 20 Art and Science of Systems Architecting X 21 Astronautik X X 22 Ausgewählte Praktika in der Raumfahrt X 23 Autoflight und Air Traffic Management X 24 Bahnmechanik für Raumfahrzeuge X Pflicht A: Mathematische und physikalische Modellbildung in der LRT B: Experimentelle und numerische Simulationsmethoden in der LRT C: Informationstechnik in der LRT D: Materialien, Werkstoffe und Fertigungsverfahren in der LRT E: Flugführung und Systemtechnik in der LRT F: Entwurf, Auslegung und Bau von Luft- und Raumfahrzeugen G: Antriebs- und Energiesysteme in der LRT H: Raumfahrttechnik und Weltraumnutzung fachaffine Schlüsselqualifikationen Masterarbeit

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8 Grundgedanken zum Wahlpflichtteil: Im Wahlpflichtteil (2. & 3. Sem.) sind 2 Spezialisierungsrichtungen (SR) auszuwählen. Diese werden auch im Zeugnis ausgewiesen. Idee der Spezialisierungsrichtungen ist es, den Studierenden eine Orientierungshilfe für eine sinnvolle Zusammenstellung der Wahlmodule zu geben. Außerdem soll so eine Profilbildung ermöglicht werden. Im Block Ergänzung sind weitere Module im Umfang von 12 LP zu wählen. Hierfür gibt es keine Vorgaben. Die Module können aus beliebigen SR stammen, einschl. der beiden SR, die gewählt wurden. Optional können hier auch fasq-module im Umfang von max. 6 LP eingebracht werden. Das Konzept der mono-disziplinären, institutsbezogenen Vertiefungsrichtungen (Diplom) wurde zugunsten einer größeren Interdisziplinarität in der Ausbildung aufgegeben. Die Vorgaben des neuen Eckpunktepapiers müssen eingehalten werden.

9 Details zum Wahlpflichtteil: Die Modulgrößen der angebotenen Module beträgt 3, 6 oder in Ausnahmefällen 9 LP. Alle Module mit 6 LP schließen mit einer MAP (Modulabschlussprüfung) ab. 3er Module dürfen nicht mit einer MAP abschließen (Vorgabe Eckpunktepapier). Daher wird eine BSL (benotete Studienleistung) verlangt. Anm.: Einziger relevanter Unterschied zwischen einer MAP und einer BSL ist, dass die BSL beliebig oft wiederholt werden kann. Der/die Studierende kann frei darüber entscheiden, ob er/sie statt wenigen Großmodulen lieber mehrere kleine Module wählt, die durch BSL abgeschlossen werden. Hierdurch erhöht sich die Anzahl der Prüfungen entsprechend.

10 Details zum Wahlpflichtteil (Forts.): Ein Modul kann in mehreren SR vorkommen. Ein und dieselbe Lehrveranstaltung (LV) darf in mehreren Modulen vorkommen. Es wird sichergestellt, dass nur eines dieser Module belegt werden kann. Beispiel: Modul M1 (3 LP) besteht aus der LV 1 Modul M2 (3 LP) besteht aus der LV 2 Modul M3 (6 LP) besteht aus LV 1 und LV2 Es kann nur eines dieser 3 Module gewählt werden! Durch den Übersichtsplan soll sichergestellt werden, dass unzulässige Kombinationen ausgeschlossen sind.

11 Stand der Überarbeitung des Masterstudiengangs LRT vorgestellt bei der Sitzung des GFR am

12 Kernpunkte des neuen Konzepts (1/2): 1. Der derzeitige Pflichtteil wird auf 24 LP gekürzt. 2. Es werden 6 Wahlpflichtmodule à 6 LP angeboten, von denen die Studierenden 4 Module auswählen können. Zur Auswahl stehen: Analytische und Numerische Methoden in der LRT Strukturdynamik Regelung & Systementwurf Aerodynamik und Flugzeugentwurf I Luftfahrttriebwerke und Verbrennung Raumfahrttechnik I 3. Alle LV des Pflichtteils werden semesterweise angeboten. 4. Es gibt keine Vorgaben, welche Wahlpflichtmodule die Studierenden im Hinblick auf die gewählten SR belegt haben müssen. Es gibt lediglich Empfehlungen, z.b. in Form von Hinweisen in den Modulbeschreibungen. Damit entfällt die Notwendigkeit der Kontrolle.

13 Kernpunkte des neuen Konzepts (2/2): 5. Es sind weiterhin 2 aus etwa 8 SR zu wählen. Der Umfang der SR wird auf jeweils 24 LP angehoben. Die jetzigen SR werden überprüft und ggf. modifiziert. 6. Es gibt keine Pflichtmodule mehr in den einzelner SR. Damit entfällt auch diese Kontrolle. Die Studierenden, die eine SR wählen, sind selbst daran interessiert, die elementaren Module dieser SR zu besuchen. Diese elementaren Module werden als solche in der Modulbeschreibung gekennzeichnet. 7. Der Ergänzungsteil wird beibehalten und auf 18 LP erhöht. Wählbar sind alle Module, die Rahmen des Pflichtteils und der SR nicht belegt wurden. 8. Der Forderung, dass Seiteneinsteiger nicht den Abschluss M.Sc. Luftund Raumfahrttechnik bekommen sollten, ohne z.b. jemals Raumfahrt gehört zu haben, wird über den Weg der Auflagen Rechnung getragen. 9. Es wird ein Container Ergänzungsmodule geschaffen, der alle Module enthält, die nicht in irgendeine SR passen. Diese können nur für den Ergänzungsteil belegt werden.

14 Modifizierter Vorschlag der MSc.-Kommission 1. Sem Sem. 4. Sem. SR - A Pflicht (4 aus 6) Analytische und Numerische Methoden in der LRT Strukturdynamik Regelung und Systementwurf Aerodynamik und Flugzeugentwurf I Luftfahrttriebwerke und Verbrennung Raumfahrtfahrttechnik I SR - B SR - C SR - D SR - E... Ergänzung Master-Arbeit 24 LP 2 x 24 LP 18 LP 30 LP

15 Zusatzinformationen: 1. Ein Wechsel in die neue Prüfungsordnung ist jederzeit auf Antrag möglich. 2. Bei einem Wechsel werden folgende Übergangsregelungen geschaffen: Bereits geprüfte Pflichtmodule, die nicht mehr in den Wahlpflichtteil eingebracht werden (4 aus 6), können als Ergänzungsmodule oder ggf. auch für eine SR angerechnet werden. Bei bereits geprüften 9 LP-Pflichtmodulen erfolgt eine virtuelle Aufspaltung in ein 6er Modul des Wahlpflichtteils und ein 3er Modul, das als Ergänzungsmodul oder ggf. für eine SR angerechnet werden kann. Für das Modul Raumfahrttechnik I (alt 3 LP, neu 6 LP) gilt folgende Regelung: Zum Erwerb der kompletten 6 LP ist eine weitere schriftliche Prüfung in einem beliebigen 3 LP Modul der SR-H abzulegen. Empfohlen wird für das SoSe Energiesysteme für die Raumfahrt und für das WiSe Bahnmechanik für Raumfahrzeuge, da diese sicher stattfinden werden.

16 Spezialisierungsrichtung A Mathematische und Physikalische Modellbildung in der Luft- und Raumfahrttechnik Bernhard Weigand (ITLR)

17 Spezialisierungsrichtung A Ausrichtung und Zielsetzung: Vorlesungen aus dem Bereich der mathematischen und physikalischen Grundlagen Schwerpunkt liegt auf der Verknüpfung der Grundlagen mit der Modellbildung Hierbei wird das Ziel verfolgt ein möglichst breites Spektrum an mathematischen Methoden und physikalischer Grundlagen-modellierung zu zeigen

18 Spezialisierungsrichtung A Modul Titel MV+Vortr. LP Beginn Aeroakustik in der LRT Keßler 3 WS Analytische Lösungsmethoden Weigand 3 SS für Wärme- und Stoffübertr Dimensionsanalyse Weigand/ 3 SS Simon Analytische Methoden Weigand 6 SS - Dimensionsanalyse - Analytische Lösungsmethoden Einführung in die Quantenmech. Weigand/ 3 SS und Spektroskopie Dreizler

19 Spezialisierungsrichtung A Modul Titel MV+Vortr. LP Beginn Elastische/inelastische Lichtstreuung Roth 3 WS Geschwindigkeitsgrenzschichten Rist 3 SS Grundlagen der Verbrennungs- Weigand/ 3 SS probleme der LR Walther Verbrennungsprobleme Weigand/ 6 SS der Luft- und Raumfahrt Walther Grenzschichtdynamik und Kontrolle Kloker 6 SS -Grenzschichttheorie Rist - Laminar-turbulente Transition Kloker Kinetische Gastheorie von Wolfersdorf/ 3 WS Fasoulas

20 Spezialisierungsrichtung A Modul Titel MV+Vortr. LP Beginn Hyperschallströmung und -flug Kloker 6 WS -Hyperschallströmung und -flug 1 Kloker -Hyperschallströmung und -flug 2 Kloker Inst. Gasdynamik und Lamanna/ 3 WS14/15 Stoßrohrprobleme Gaisbauer Kompressible Strömungen I+II Gaisbauer/ 6 WS Lamanna Laminar-turbulente Transition Kloker 3 SS Math. Methoden in der Munz/ 6 SS Strömungsmechanik Rohde

21 Spezialisierungsrichtung A Modul Titel MV+Vortr. LP Nichtgleichgewichts- Lamanna/ 3 WS14/15 thermodynamik Weigand Reibungsfreie Hyperschallström. Kloker 3 WS Reibungsbehaft. Hyperschallstr. Kloker 3 WS Thermodynamik der Gemische Weigand/ 3 SS Meier Turbulenz Lamanna/Spring 6 WS Gerlinger/Rist Grundlagen der Turbulenzmodellierung Lamanna/Spring 3 WS Angew./ausgew. Turbulenzmodelle Gerlinger/Rist 3 WS

22 Spezialisierungsrichtung A Modul Titel MV+Vortr. LP Beginn Materialermüdung und Bruchmechanik Ertelt/ 6 SS von metallischen Werkstoffen I und II Keller Materialermüdung und Bruchmechanik Ertelt/ 3 SS von metallischen Werkstoffen I Keller Strukturmechanik und Diskretisierung Keller/ 6 SS in 2D/3D Hahn - Statik III (Einführung in die Plattentheorie) - Finite Elemente II (Diskretisierung II) Statik III Keller 3 SS Finite Elemente II Hahn 3 WS Finite Elemente III Hahn 3 SS

23 Spezialisierungsrichtung A Modul Titel MV+Vortr. LP Beginn Nichtlineare Methoden der Reck/Doltsinis/ 6 SS Tragwerksberechnung Hahn - Nichtlineare Finite Elemente - Elast.-plast.Tragwerke und Kontinua Nichtlineare Finite Elemente Reck 3 SS Elastisch-plastische Tragwerke Doltsinis/ 3 SS und Kontinua Keller Theorie und Anwendung expliziter Haufe/Keller 3 SS Simulationsmethoden Aeroelastizität I Faust/Keller 3 SS Aeroelastizität I+II Faust/Keller 6 SS

24 Aeroakustik in der Luft- und Raumfahrt Vortragender: M. Keßler (IAG) Einführung in die Akustik Akustische Phänomene Experimentelle Möglichkeiten Wellenakustik Kanalausbreitung Aerodynamische Schallquellen Numerische Verfahren => Vorlesung findet im WiSe statt

25 Analytische Lösungsmethoden für Wärmeund Stoffübertragungsprobleme Vortragender: B. Weigand (ITLR) Anwendungen der Theorie der partiellen Differenzialgleichungen: Separation der Variablen, Integraltransformationen, Ähnlichkeitslösungen, Störungsrechnung Stationäre und instationäre Wärmeleitung Wärmeübertragung in Kanal- und Rohrströmungen Kompressible Strömungen Störungsrechnung (reguläre und singuläre) => Vorlesung findet im SoSe statt

26 Dimensionsanalyse Vortragender: V. Simon (Isringhausen GmbH) - Blockvorlesung Bridgman-Postulat Pi-Theorem Beispiele (rotierender Zylinder, Widerstand eines umströmten Körpers, Schiffswellen, Tropfenbildung, Wärmeübertragung eines umströmten Körpers, Explosionen) Modelltheorie Strömungsmaschinen (Dampfturbine, Gasturbine, Hydraulische Maschinen) Ähnlichkeitslösungen (Temperaturverteilung im halbunendlichen Körper, natürliche Konvektion, turbulenter Freistrahl) => Vorlesung findet jedes Semster statt

27 Analytische Methoden Vortragende: B. Weigand (ITLR) /V. Simon (Isringhausen) Das Modul besteht aus den beiden Vorlesungen: Dimensionsanalyse (V. Simon) Analytische Lösungsmethoden für Wärmeund Stoffübertragungsprobleme => Dimensionsanalyse findet jedes Semester statt

28 Einführung in die Quantenmechanik und Spektroskopie Vortragender: A. Dreizler (TU Darmstadt) Elektromagnetische Wellen was ist Licht? Grundlagen der Quantenmechanik wo liegen die Unterschiede zur klassischen Mechanik? Aufbau der Materie Verstehen des mikroskopischen Aufbaus von Atomen und Molekülen Wechselwirkung zwischen Licht und Materie die Grundlage der Spektroskopie Einige spektroskopische Methoden Resonante Prozesse Nicht-resonante Prozesse Nicht-lineare Effekte => Vorlesung findet im SoSe statt

29 Thermodynamik der Gemische Vortragender: K. Meier (HSU Hamburg) Bedingungen für thermodynamisches Gleichgewicht Chemisches Potenzial Mischungsgrößen Fugazitätskoeffizientenansatz Zustandgleichungen für Gemische Aktivitätskoeffizientenansatz G E -Modelle Gibbs sche Phasenregel, Phasendiagramme Phasengleichgewichtsberechnung Berechnung von Reaktionsgleichgewichten => Vorlesung findet im SoSe statt

30 Kinetische Gastheorie Vortragende: J. von Wolfersdorf (ITLR), S. Fasoulas (IRS) Aufgaben und Methoden der Kinetischen Gastheorie Verteilungsfunktion und makroskopische Zustandsgrößen Transporteigenschaften in mäßig und stark verdünnten Gasen Die Maxwellverteilung und ihre Eigenschaften Boltzmanngleichung, Ansätze zur Lösung insb. Chapman-Enskog, Ableitung Euler- und Navier-Stokes-Gleichungen Numerische Lösungsansätze insb. Direct Simulation Monte Carlo. maßstäbliche Darstellung von Helium (Atomdurchmesser und mittlere freie Weglänge bei ca bar) => Vorlesung findet im WiSe statt

31 Elastische / inelastische Lichtstreuung Vortragender: N. Roth (ITLR) Dualismus Korpuskel Welle Wellennatur des Lichts Interferenzerscheinungen Ramaneffekt Fluoreszenz / Phosphoreszenz Streulichtverteilung eines sphärischen Tropfens im Fernfeld Grundlagen zur geometrischen Optik Lichtstreuung an sphärischen Partikeln Beispiele für Messverfahren, die auf Lichtstreuung beruhen => Vorlesung findet im WiSe statt

32 Instationäre Gasdynamik und Stoßrohrprobleme Vortragende: G. Lamanna (ITLR), U. Gaisbauer (IAG) Entstehung instationäre Wellen Bestimmung der Zustandsandsgrößen Instationäre Wellenausbreitung Phänomene am Stoßrohr => Vorlesung findet erst im WiSe2014/2015 statt

33 Kompressible Strömungen I+II Vortragende: U. Gaisbauer (IAG)/ G. Lamanna (ITLR) Das Modul besteht aus den beiden Vorlesungen: Teil I - Gasdynamik (U. Gaisbauer) Teil II - Compressible flows with heat addition (G. Lamanna) => Die Vorlesung beginnt im WiSe 2013/2014 System of oblique shocks due to nonequilibrium condensation of moist air in transonic flows.

34 Nichtgleichgewichtsthermodynamik Vortragende: G. Lamanna (ITLR), B. Weigand (ITLR) Grundlagen (lokales Gleichgewicht, Erhaltungsgleichungen) Fluktuationen und Stabilität Das lineare Regime Zustände unter Nichtgleichgewichtsbedingungen Ordnung durch Fluktuationen Dissipative Strukturen (Verlust der Stabilität, Birfukationen) => Vorlesung findet erst ab WiSe 2014/2015 statt

35 Turbulenz Vortragende: G. Lamanna (ITLR), S. Spring (ITLR), P. Gerlinger (IVLR), U. Rist (IAG) Das Modul besteht aus den beiden Vorlesungen: Grundlagen der Turbulenzmodellierung (Lamanna, Spring) Angewandte/ausgewählte Turbulenzmodelle (Gerlinger, Rist) => Vorlesung findet im WiSe statt

36 Geschwindigkeitsgrenzschichten Vortragender: U. Rist (IAG) Grenzschichtphänomene (laminar, turbulent, Transition, Ablösung) Generische Lösungen der Navier-Stokes-Gleichungen mit Grenzschicht-Charakter Herleitung und Lösungen der Grenzschicht-Gleichungen Empirische Gleichungen für turbulente Grenzschichten Verfahren zur Grenzschichtvorhersage (analytisch, numerisch, empirisch) Einführung in die Grundlagen der Turbulenzmodellierung 3-D-Grenzschichten und Grenzschichtbeeinflussung => Vorlesung findet im SoSe statt

37 Angewandte/ausgewählte Turbulenzmodelle Vortragende: U. Rist (IAG)/ P. Gerlinger (IVLR) Ausgewählte Turbulenzmodelle und Transportgleichungsmodelle - algebraische Modelle - Ein- und Zweigleichungsmodelle - Reynolds-Stress-Modelle Large-Eddy Simulation und hybride Verfahren Modellierung turbulenter Mischung und Verbrennung Fragen der Validierung und Implementierung Typische Anwendungsergebnisse URANS-Simulation turbulenter H 2 /O 2 -Verbrennung in einer Modell-Raketenbrennkammer

38 Laminar-turbulente Transition Vortragender: M. J. Kloker (IAG) Wege zur Turbulenz Primäre Stabilitätstheorie: wellenförmige Störungen, Orr-Sommerfeld-Gleichung, exponentielles/algebraisches Störungswachstum Transitionsvorhersage: e-hoch-n-methode Einfluss von Rauigkeit, Flügelpfeilung, Machzahl, Wandtemperatur schwach nichtlineare Stadien: spektrale/lokale Sekundärinstabilität, Rolle von Längswirbeln voll nichtlineare Mechanismen, Umschlagstypen Kontrolle der Transition (Widerstand; Strömungsablösung) => Vorlesung findet im SoSe statt

39 Grenzschichtdynamik und -kontrolle Vortragender: M. J. Kloker (IAG), U. Rist (IAG) Das Modul besteht aus den beiden Vorlesungen: Grenzschichttheorie (Rist) Laminar-turbulente Transition (Kloker) Je 2 SWS, mündliche Prüfung (6 LP), => Beide Vorlesungen finden im SoSe statt

40 Reibungsfreie Hyperschallströmung Vortragender: M. J. Kloker (IAG) Hauptaspekte des Hyperschallfluges, Widerstand, Wärmebelastung Stoßbeziehungen für Hyperschall, Tsien-Ähnlichkeitsparameter Wellenreiterprinzip Druckbeiwert/Totaldruckverlust: strömungsphysikalische Bedeutung Lokale Druckbeiwertbestimmung: Newtonsche Theorie Ähnlichkeit im Hyperschall Konische Strömungen: Kreis-, Ellipsenkegel Grundzüge der Numerischen Methoden => Vorlesung findet im WiSe statt

41 Reibungsbehaftete Hyperschallströmung Vortragender: M. J. Kloker (IAG) Grenzschichten: Platte, Kreiskegel; Staupunktströmung Vorkörperform und Wärmebelastung Referenztemperaturmethode Nutzung inkompress. Ergebnisse Laminar-turbulente Transition und vorhersage Grenzschicht-Außenströmungs-Wechselwirkung Hohe Temperaturen: Thermochemische Zustände; Gleich-/Nichtgleichgewicht und Wandwärmestrom => Vorlesung findet im WiSe statt

42 Hyperschallströmung und -flug Vortragender: M.J. Kloker (IAG) Das Modul besteht aus den beiden Vorlesungen: Reibungsfreie Hyperschallströmung (Kloker) Reibungsbehaftete Hyperschallströmung (Kloker) Je 2 SWS (konsekutiv), mündliche Prüfung (6 LP), => Beide Vorlesungen finden im WiSe statt

43 Verbrennungsprobleme der Luft- und Raumfahrt I Vortragender: R. Walther (MTU) Funktionsweise der Flugtriebwerks-Brennkammer und -Nachverbrennung Physikalisch-chemische Ursachen der Schadstoffbildung Primärmaßnahmen zur Schadstoffreduzierung Sekundärmaßnahmen zur Schadstoffreduzierung Atmosphärenwirkung luftfahrtbedingter Emissionen Das Modul besteht aus den beiden Vorlesungen: Verbrennungsprobleme I (im SoSe) = Grundlagen der Verbrennungsprobleme Verbrennungsprobleme II (im WiSe)

44 Mathematische Methoden in der Strömungsmechanik Vortragende: Claus-Dieter Munz (IAG)/ Christian Rohde (Institut für Angewandte und Numerische Mathematik) (Vorlesung für die Studiengänge Luft- und Raumfahrttechnik, Mathematik und Simulationstechnik) Integrale Formulierung von Erhaltungsgleichungen Existenz der Lösung des Riemannproblems Entropiebedingung und Eindeutigkeit der Lösung Finite-Volumen-Verfahren in der Strömungsmechanik Konvergenz gegen die richtige Lösung - Satz von Lax-Wendroff Schwache Formulierung für Discontinuous-Galerkin-Verfahren => Vorlesung findet im SoSe 2014 statt

45 Materialermüdung und Bruchmechanik von metallischen Werkstoffen I und II Vortragender: Jürgen Ertelt (ISD) Einstufenversuch (Wöhlerversuch) Ermüdungsfestigkeit (Mechanismus, Einflüsse) statistische Auswertung; Zählverfahren Betriebsfestigkeitsversuch; Randomversuche Schadensakkumulation Erscheinungsformen des Bruches Rissausbreitung; Spannungsfeld um Rissspitze Lokales Konzept; R-Kurven-Konzept; CTOD Konzept J-Integral Rainflow-Zählmethode => Vorlesung findet im SoSe statt Gestaltsfestigkeit etc.

46 Statik III (Einführung in die Plattentheorie) Vortragender: Karsten Keller (ISD) Quelle: Airbus A350 Struktur in Nordenham dünne Platte (Kirchhoff) & dicke, schubweiche Platte (Reissner) Kreisplatte, Rechteckplatte Lösungsverfahren (Navier, Levy-Nadai, Ritz) klassische Laminattheorie (CLT), => Vorlesung findet im SoSe statt

47 Finite Elemente II (Diskretisierung II) Vortragender: Manfred Hahn (ISD) Maroskopische Betrachtung Lineares Materialverhalten stationäres Gleichgewicht Historische Einführung und Prinzip der kleinsten Wirkung Variationsrechnung Ansätze in der FEM im 2D und 3D Raum für Skalar- und Vektorfelder Isoparametrisches Konzept für Skalar- und Vektorfelder Numerische Integration => Vorlesung findet im WiSe statt Nachlaufrechnung für Skalarund Vektorfelder

48 Finite Elemente III (Diskretisierung III) Vortragender: Manfred Hahn (ISD) Finite Differenzen Variationsbetrachtung / Variationsrechnung approximative Variationsmethoden im Raum (stationäres Gleichgewicht) approximative Variationsmethoden der transienten Wärmeleitung approximative Variationsmethoden der Dynamik nichtlineare Gleichungssysteme Vorlesung findet im SoSe statt

49 Nichtlineare Finite Elemente Vortragender: Michael Reck (ISD) Kontinuumsmechanische Beschreibung großer Verformungen Spannungs- und Dehnungsmaße bei großen Verformungen Prinzip der virtuellen Leistung Numerische Lösungsverfahren für nichtlineare Gleichungssysteme Formulierung nichtlinearer finiter Elemente Numerische Behandlung von Stabilitätsproblemen => Vorlesung findet im SoSe statt

50 Elastisch-plastische Tragwerke und Kontinua Vortragender: Ioannis Doltsinis (ISD) Stoffverhalten mathematische Ansätze Elastisch-plastische Lösungsverfahren analytische Fallstudien Tragfähigkeit Traglasttheoreme Wechsellasten Versagen Numerische (FE) Berechnungsverfahren => Vorlesung findet im SoSe statt

51 Theorie und Anwendung expliziter Simulationsmethoden Vortragender: André Haufe (DYNAmore) Übersicht über akt. Anwendungen Zeitintegration & Diskretisierung Materielle Nichtlinearitäten & Dehnratenabhängigkeiten gebräuchliche Materialmodelle Modelltechnik und aufbau Fluid-Struktur-Interaktion (Airbag) Validierung und Verifikation Praxisbeispiele => Vorlesung findet im WiSe statt

52 Aeroelastizität I & II Vortragender: Gunter Faust (ISD) => Vorlesung findet im SoSe statt Aeroelastizität I (statische ~): Grundlagen & Grundbegriffe Spannungsproblem (Festigkeits- u. Gebrauchsnachweis) Stabilitätsproblem Torsions- & Biegedivergenz Modellbeschreibung Flügelquerschnitt Ruder-/Leitwerkwirksamkeit Analytische und numerische Lösung un-/gepfeilten Tragflügel Aeroelatizität II (dynamische ~): Fourier- und Laplace-Transformation Aerodynamik schwingender Auftriebsysteme reibungsfreie, inkompressible Strömungen, Vereinfachungen Potential- und Druckgleichung Fourierabgleich nach Küsser Beispiele: Schlagschwingung, Flattergleichung

53 Spezialisierungsrichtung B Experimentelle und numerische Simulationsmethoden in der Luft- und Raumfahrttechnik Claus-Dieter Munz (IAG)

54 Motivation der Spezialisierungsrichtung B Theorie Mathematische Modelle und Validierung Bestätigung der Theorie Interpretation der Ergebnisse Numerische Simulation Validierung Analyse von experimentellen Ergebnissen Experiment 3 Methoden zum Erkenntnissgewinn

55 Motivation der Spezialisierungsrichtung B Theorie Mathematische Modelle und Validierung Erkenntnisgewinn Interpretation der Ergebnisse Numerische Simulation Validierung Analyse von experimentellen Ergebnissen Daten für Konstruktion und Entwicklung Experiment

56 Spezialisierungsrichtung B: Experimentelle und numerische Simulationsmethoden in der LRT Motivation Simulationsmethoden sind allgemeiner als die speziellen Anwendungen Simulation ist eines der großen Forschungsgebiete der Luft- und Raumfahrt und der Universität Stuttgart Numerik: Pioniere im Bereich Statik und Strömungsmechanik Cluster of Excellence - SimTech, Experiment: Höhenprüfstand am ILA, Überschall-Windkanal und Laminarwindkanal am IAG, Plasma-Windkanäle am IRS,...

57 Spezialisierungsrichtung B: Experimentelle und numerische Simulationsmethoden in der LRT Ausrichtung und Zielsetzung: Vorlesungen aus dem Bereich der experimentellen und numerisches Simulation Gemeinsame Spezialisierungsrichtung verbessert gegenseitiges Verständnis und Wechselwirkung Absolventen mit breitem Wissen im Bereich der experimentellen Einrichtungen und Messmethoden Absolventen mit breitem Wissen und Erfahrung in der numerischen Simulation

58 Spezialisierungsrichtung B: Experimentelle und numerische Simulationsmethoden in der LRT Bedeutung der numerische Simulation in der Industrie billiges und schnelles Werkzeug Viele Probleme können heute zuverlässig gelöst werden mit simulationserfahrenen Ingenieuren Zukunftsziele in der Industrie: Vorentwurf nur mit numerischer Simulation Große Forschungsaktivitäten Hauptanwendungsgebiete: Computational Fluid Mechanics (CFD), Computational Structure Mechanics (CSM) Bedeutung der experimentellen Simulationen in der Industrie Vertrauensvolles Abbild der Realität Experimentelle Fehler können bewertet werden - Fehlerbalken ebenso starke Weiterentwicklung in den letzten Jahren Laser, schnelle Kameras Datenverarbeitung Visualisierung Forschungsaktivitäten zur Verbesserung der Messungen, Anwendung auf unverstandene Phänomene

59 Spezialisierungsrichtung B: Experimentelle und numerische Simulationsmethoden in der LRT Modul Titel MV LP Semester Analyse tropfendynamischer Roth 3 SS,WS Prozesse Versuchs- und Messtechnik für Kuhn 3 WS Gasturbinen und Turbomaschinen Strömungsmesstechnik Würz/Gaisbauer 3 WS Strömungsmesstechnik und Visualisierung Würz/Gaisbauer 6 WS+SS Geometrische Überwachung Schwieger/IIGS 6 SS+WS Deformationsanalyse Schwieger/IIGS 3 SS Industrielle Messtechnik Schwieger/IIGS 3 WS Experimentelle Methoden Wagner 3 SS 15 in der Strukturmechanik Hochtemperatur-Messtechnik Poser 3 WS Messverfahren des Wärmetransports Poser 3 SS+WS

60 Modul Titel MV LP Semester Differenzenverfahren hoher Kloker 3 SS Genauigkeit Discontinuous-Galerkin-Verfahren Beck, Munz 6 SS+WS Programmierung von DG-Verfahren Munz 3 SS Konstruktion von DG-Verfahren Munz 3 WS Numerische Strömungssimulation Munz 6 SS+WS Numerische Strömungsmechanik Munz 3 SS CFD-Programmier-Seminar Munz+ Mitarbeiter 3 SS, WS Mehrphasenströmungen, Iben, Schlottke 6 SS+WS Anwendungen und Simulation Ein- und Mehrphasenströmungen Iben 3 SS, WS und deren Anwendungen in der Industrie Numerische Modellierung von Schlottke 3 WS Mehrphasenströmungen Numerische Verbrennungs- Gerlinger 3 WS simulation

61 Aeroelastizität I Faust/Keller 3 SS Aeroelastizität I+II Faust/Keller 6 SS+WS Materialermüdung und Bruchmechanik Ertelt/ 6 SS+WS von metallischen Werkstoffen I und II Keller Materialermüdung und Bruchmechanik Ertelt/ 3 SS von metallischen Werkstoffen I Keller Modellbildung für Finite Elemente I Schrem/Keller 3 SS Modellbildung für Finite Elemente I+II Schrem/Keller 6 SS+WS Optimale Tragwerksauslegung Wagner/Doltsinis 6 SS+WS Tragwerksoptimierung Wagner 3 SS Stochastische Tragwerksanalyse und Doltsinis 3 WS -optimierung Strukturmechanik und Diskretisierung Keller/Hahn 6 SS+WS in 2D/3D Statik III Keller 3 SS Finite Elemente II Hahn 3 WS

62 Finite Elemente III Hahn 3 SS Nichtlineare Methoden der Tragwerk- Reck/Doltsinis/ 6 SS berechnung Hahn Nichtlineare Finite-Elemente Reck 3 SS Elastisch-plastische Tragwerke und Doltsinis/ 3 SS Kontinua Keller Seminar angewandte Finite Elemente Jarzabek/Keller 6 WS Theorie und Anwendung expliziter Haufe/Keller 3 SS, WS Simulationsmethoden Digitale Strömungsvisualisierung Rist 3 WS Angewandte/ausgewählte Gerlinger/Rist 3 WS Turbulenzmodelle

63 Analyse tropfendynamischer Prozesse Umfang: 2 SWS Vorlesung, Blockvorlesung, SS und WS Dozent: Norbert Roth (ITLR) Lehrziele: Überblick über die wichtigsten tropfendynamischen Prozesse; Kennenlernen von analytischen, numerischen und experimentellen Untersuchungsmethoden anhand ausgewählter Beispiele Beispiel zur experimentellen Untersuchung von Tropfenkollisionen

64 Versuchs- und Messtechnik für Gasturbinen und Turbomaschinen Umfang: Dozent: 2 SWS Vorlesung, WS Klaus Kuhn (ILA) Lehrziele: Überblick über die wichtigsten Messmethoden und Messeinrichtungen Bedeutung des Versuchs bei der Entwicklung von Gasturbinen Inhalt: a) Messtechnik: Grundlagen und Anwendung anhand von Beispielen b) Versuchstechnik: Prüfstände für verschiedene Anwendungen c) Einbindung des Versuchs in die Entwicklung von Gasturbinen Zulassungsvorschriften Triebwerk im Prüfstand

65 Strömungsmesstechnik Umfang: 2 SWS Vorlesung, WS Dozent: W. Würz, U. Gaisbauer (IAG) Lehrziele: Fundierte Kenntnisse der Strömungsmesstechnik sowie der Messverfahren und der zugehörigen Versuchsanlagen Inhalt: Grundlagen der Strömungsmesstechnik, Datenerfassung sowie digitaler Signalaufbereitung; Messverfahren im Hinblick auf Anwendung in der Aerodynamik, Aufbau und Funktionsweise von subsonischen bis Hyperschallwindkanälen Messstrecke Laminarwindkanal Richtungsabhängigkeit von Pitot-Sonden

66 Strömungsmesstechnik und Visualisierung Umfang: 2 SWS Vorlesung WS 1 SWS Labor (14tg.) WS Teilnehmerbegrenzung!! 1 SWS Vorlesung SS Dozent: W. Würz, U. Gaisbauer (IAG) Lehrziele: Fundierte Kenntnisse der Strömungsmesstechnik sowie der Verfahren zur Visualisierung von Strömungen Inhalt: umfasst Vorlesung Strömungsmesstechnik zusätzlich: Laborversuche zur Vertiefung des Lehrstoffs und Einführung in die praktische Anwendung sowie: Vorlesung experimentelle Strömungsvisualisierung, Grundlagen, Markierungsverfahren, Farbzuführung, Anstrichverfahren, Infrarottechnik, Laserlichtschnitttechnik Labor Hitzdrahtmesstechnik Zeitlinien, Funkenverfahren, T.Kobayashi, 1988

67 Geometrische Überwachung Messung und Analyse Umfang: 2 SWS Vorlesung, 2 SWS Übungen, SS + WS Dozent: Volker Schwieger, Li Zhang, Annette Schmitt, Mathias Stange (IIGS) Kombination von Industrielle Messtechnik und Deformationsanalyse

68 Deformationsanalyse Umfang: 1 SWS Vorlesung, 1 SWS Übungen, SS Dozent: Volker Schwieger, Li Zhang (IIGS) Lehrziele: Durchführung von Bewegungs- und Verformungsanalysen auf Basis der Ausgleichungsrechnung und des Kalman Filters Inhalte Vorlesung: Kongruenzmodell, kinematisches, statisches und dynamisches Modell, Statistische Analyse der Bewegungen und Verformungen, Sensitivitätsanalyse hinsichtlich Deformationsmodellen Inhalte Übungen: Rechenübungen zu den verschiedenen Modellen und Analysen, Nutzung der Netzausgleichungssoftware Panda, eigene Programmierarbeit 0.5 Wahrscheinlichkeitsverteilung als Grundlage der Analyse ϕ(x) φ(x) x Netzbild mit Konfidenzellipsen

69 Industrielle Messtechnik Umfang: 1 SWS Vorlesung, 1 SWS Übungen, WS Dozent: Volker Schwieger, Annette Schmitt, Mathias Stange (IIGS) Lehrziele: Überblick über Methoden und Sensorik zur ein- und dreidimensionalen geometriebezogenen Messtechnik Inhalte Vorlesung: Interferometrische Messungen, Thedolitmesssysteme, Lasertracker, Messsystemvergleiche Inhalte Übungen: Durchführung und Auswertung von Messungen mit oben genannten Systemen in Kleingruppen, u.a. Nutzung der Software Spatial Analyser Motorisierter Theodolit Corner Cube Laser Tracker

70 Experimentelle Methoden in der Strukturmechanik Umfang: 2 SWS Vorlesung mit Pflichtlabor und Pflichtexkursion, Start: SS 2015 Dozent: Jörg Wagner (ISD) Lehrziele: - Einblick in die Bedeutung und Technik von Strukturtests - Beherrschung grundlegender Fertigkeiten zur Auslegung, Durchführung und Auswertung von Strukturtests Inhalt: - Sensoren und Aktoren - Grundlagen der Messtechnik - Grundlagen der Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik - Experimentelle Modalanalyse und Betriebsfestigkeitsprüfungen 31 C 23 C 1,45% Längsdehnung 2,05% Spannungsoptisches und thermografisches Bild einer vorgeschädigten GFK-Probe

71 Hochtemperatur-Messtechnik Umfang: Dozent: 2 SWS Vorlesung + freiwilliger Labortermin, WS Rico Poser Lehrziele/Inhalt: - Grundlagen zur Wärmestrahlung, Abbildungsoptik, Messgeräten der optischen Pyrometrie - Temperaturmessung über Wärmestrahlung der Festkörper und Flüssigkeiten (u.a. Messprinzipien, Vergleichsstrahler, Pseudotemperaturen, Geräte, Emissionsgradbestimmung) - Temperaturmessung über Wärmestrahlung der Gase (u.a. Messprinzipien, Anregung innerer Freiheitsgrade, ionisierte Gase im Gleichgewicht, Auswerteverfahren, Strahldichtebestimmung, Abel-Inversion zylindersymmetrischer Strahler)

72 Messverfahren des Wärmetransports Umfang: Dozent: 2 SWS Vorlesung mit Labortermin und Praxistermin, SS+WS Rico Poser Lehrziele/Inhalt: - Grundlagen zu Wärmetransport, Wärmeübergangskoeffizient, Erhaltungsgleichungen, dimensionslosen Kennzahlen - Messprinzipien verschiedener Temperaturmessverfahren (z.b. Widerstandsthermometer, Thermoelemente, Thermalfarben, Temperatursensitive Farben, Thermochromatische Flüssigkristalle, Infrarot) - Messprinzipien verschiedener Wärmeleitfähigkeitsmessverfahren (z.b. stationäre Verfahren, instationäre/transiente Verfahren) - Messprinzipien verschiedener Wärmestrommessverfahren (z.b. Wand-Wärmestromsensoren, stationäre Verfahren, instationäre/transiente Verfahren, Analogien) [Henze, 2007]

73 Differenzenverfahren hoher Genauigkeit Umfang: Dozent: 2 SWS Vorlesung, SS Markus J. Kloker (IAG) Lehrziele: Überblick über hochgenaue Differenzenverfahren für instationäre Probleme wie Transition/Turbulenz, Aeroakustik, Strömungskontrolle; Verständnis der Diskretisierung wellenartiger Fundamentallösungen nicht nur bei Differenzenverfahren, Direkte Numerische Simulation Inhalt: I. G-DGL-Löser = Zeitintegrationsverfahren für P(artielle)-DGLs Stabilitätsbereiche und Lösungseigenschaften, explizit/implizit, Optimierung Low Dissipation/Dispersion II. P-DGL-Löser Zentrale/schräge, explizite/kompakte Differenzen, Fourier-Spektralmethode, Fehlerordnung vs. Genauigkeit; Viskoses/konvektives Zeitschritt-Limit; Genauigkeitsoptimierung, Dämpfung, Filterung, De-Aliasing; Gittertransformationseigenschaften

74 Strömungssimulation besteht aus Numerische Strömungsmechanik und CFD-Programmierseminar Landeslehrpreis 2003

75 Numerische Strömungsmechanik Umfang: 2 SWS Vorlesung, 1 SWS Übungen, SS Dozent: Claus-Dieter Munz, IAG Lehrziele: Überblick über die Methoden in kommerziellen Programmen Ausblick auf die kommenden Jahre und die Forschung Inhalt: I Methoden für kompressible Strömungen (2/3) kompressible Navier-Stokes-Gleichungen Shock-Capturing Verfahren, explizit-implizit II Methoden für inkompressible Strömungen (<1/3) inkompressible Navier-Stokes-Gleichungen, Druck-Korrektur-Verfahren III Ausblick Verfahren höherer Ordnung, Lärmberechnung Finite-Volumen-Verfahren 2. Ordnung mit Gitterverfeinerung

76 CFD-Programmierseminar Umfang: 3 LP Seminar, SS, WS Dozent: Claus-Dieter Munz und Mitarbeiter (IAG) Lehrziele: Die Teilnehmer erlangen ein tieferes Verständnis moderner numerischer Verfahren, wie sie in der CFD eingesetzt werden - eigene Programmierung vermittelt Programmiererfahrung und befähigt zur Mitwirkung an der Entwicklung derartiger Programme Ablauf: Vorstellung und Besprechung von Aufgaben Bearbeitung der Aufgaben auf Institutslaptops Bericht über die Ergebnisse in kurzen Vorträgen

77 Ein- und Mehrphasenströmungen Modellierung und Anwendung in der Industrie Umfang: 2 SWS Vorlesung, SS und WS Dozent: Dr. Uwe Iben Lehrauftrag Robert Bosch GmbH Lernziele: Grundlegendes Verständnis für die physikalischen Vorgänge in hydraulischen Systemen bei hohem Druck: Wie erhält sich die Temperatur einer Flüssigkeit bei Kompression von 5 bar auf 1800 bar? Wie entsteht Kavitation und welche Auswirkung hat sie auf hydraulische Komponenten? Was ist der Einfluss der Kavitation auf die Wellenausbreitung in hydraulischen Systemen? Welche Zusammenhänge benötigt man zur Beschreibung von Wellenphänomenen in hydraulischen Systemen?

78 Numerische Verbrennungssimulation Umfang: Dozent: 2 SWS Vorlesung, 0,5 SWS Tutorium, WS Peter Gerlinger (IVLR) Lernziele: Überblick über die Probleme numerischer Verbrennungssimulation, Einführung in geeignete numerische Verfahren, Aufzeigen von Möglichkeiten und Grenzen der Simulation reaktiver Strömungen Inhalt: Transportgleichungen reaktiver Strömungen Wärme- und Stofftransport in Gemischen Numerik steifer Gleichungssysteme - Ursachen bei Verbrennung - numerische Integrationsverfahren - explizite, implizite Verfahren - Chemie-Jacobi-Matrizen Homogene Reaktionssysteme Mehrdimensionale Verbrennungsprobleme Implementierung und Programmierung LES einer abgehobenen H2/Luft-Flamme OH-Radikal Temperatur

79 Aeroelastizität I & II Umfang: 4 SWS Vorlesung, SS Dozent: Gunter Faust, ISD Tacoma-Brücke, 1940 Aeroelastizität I (statische ~): Grundlagen & Grundbegriffe Spannungsproblem (Festigkeits- u. Gebrauchsnachweis) Stabilitätsproblem (Torsions- & Biegedivergenz) Modellbeschreibung Flügelquerschnitt (Ruder-/Leitwerkswirksamkeit) Analytische und numerische Lösung (un-/gepfeilter Tragflügel) Aeroelastizität II (dynamische ~): Fourier- und Laplace-Transformation Aerodyn. schwing. Auftriebsysteme (Potentialströmungen) Linearisierung, Gâteaux-Ableitung (Potential- und Druckgleichung) Zirkulation, schwingender Tragflügel (Fourierabgleich nach Küssner, Beispiel: Schlagschwingung) Flattergleichung

80 Materialermüdung und Bruchmechanik von metallischen Werkstoffen I und II Umfang: 4 SWS Vorlesung, SS Dozent: Jürgen Ertelt, ISD Einstufenversuch (Wöhlerversuch) Ermüdungsfestigkeit (Mechanismus, Einflüsse) statistische Auswertung; Zählverfahren Betriebsfestigkeitsversuch; Randomversuche Schadensakkumulation Erscheinungsformen des Bruches Rissausbreitung; Spannungsfeld um Rissspitze Lokales Konzept; R-Kurven-Konzept; CTOD Konzept J-Integral Rainflow-Zählmethode Gestaltsfestigkeit etc.

81 Modellbildung für Finite Elemente I + II Umfang: 2 SWS Vorlesung, SS und WS Dozent: Ernst Schrem, ISD [Quelle: KLK Motorsport GmbH] Teil I: Grundlagen der Modellbildung, Kontinua und Diskrete Systeme, Element-Netze, Festlegung der Systemgrenze, Lagerung, Diskretisierung der Belastung, Darstellung und Interpretation der Spannungsfelder Teil II: Diskrete mechanische Systeme, lineare Kinematik, Gleichgewichtskräftesysteme und Kraftfluss im Inneren, Aufbau und Lösung der Systemgleichungen der Statik und Dynamik, Voraussetzungen für Modellvereinfachungen, elastomechanischer Kontakt, redundante Freiheitsgrade

82 Optimale Tragwerksauslegung Tragwerksoptimierung Umfang: 2 SWS Vorlesung, SS Dozent: Jörg Wagner (ISD) Stochastische Tragwerksanalyse und -optimierung Umfang: 2 SWS Vorlesung, WS Dozent: Ioannis Doltsinis (ISD)

83 Vorlesung Tragwerksoptimierung Umfang: Dozent: Lehrziele: Inhalt: 2 SWS Vorlesung, SS Jörg Wagner (ISD) - Formulierung von Optimierungsproblemen in der Strukturmechanik - Kenntnis wichtiger analytischer und numerischer Lösungsverfahren - Strukturierung und Klassifizierung typischer Optimierungsprobleme - Geeignete mathematische Beschreibung der Optimierungsprobleme - Analytische Lösungsverfahren - Numerische Lösungsverfahren - Zusammenspiel zwischen Optimierungs- und Simulationsverfahren F F a Querträger vor und nach einer Gewichtsminimierung bei konstanter Tragfähigkeit

84 Stochastische Tragwerksanalyse und -optimierung Umfang: Dozent: 2 SWS Vorlesung, WS Ioannis Doltsinis Daten-Streuung und Charakterisierung Stochastische Analyse - Elastisch - Nichtlinear - Elastisch-plastisch Optimale Auslegung Robustheit Monte Carlo Verfahren Zuverlässigkeit Stochastische Prozesse Lebensdauer

85 Strukturmechanik und Diskretisierung in 2D/3D Statik III Umfang: 2 SWS Vorlesung, SS Dozent: Karsten Keller (ISD) Finite Elemente II Umfang: 2 SWS Vorlesung, WS Dozent: Manfred Hahn (ISD)

86 Statik III (Einführung in die Plattentheorie) Umfang: 2 SWS Vorlesung, SS Dozent: Karsten Keller (ISD) Quelle: Airbus A350 Struktur in Nordenham Einführung in die Plattentheorie dünne Platte (Kirchhoff) & dicke, schubweiche Platte (Reissner) Kreisplatte, Rechteckplatte Lösungsverfahren (Navier, Levy-Nadai, Ritz) klassische Laminattheorie (CLT),

87 Finite Elemente II (Diskretisierung II) Umfang: 2 SWS Vorlesung, WS Dozent: Manfred Hahn, ISD Maroskopische Betrachtung Lineares Materialverhalten stationäres Gleichgewicht Historische Einführung und Prinzip der kleinsten Wirkung Variationsrechnung Ansätze in der FEM im 2D und 3D Raum für Skalar- und Vektorfelder Isoparametrisches Konzept für Skalar- und Vektorfelder Numerische Integration Nachlaufrechnung für Skalarund Vektorfelder

88 Finite Elemente III Umfang: Dozent: 2 SWS Vorlesung, SS Manfred Hahn (ISD) Finite Differenzen Variationsbetrachtung/ Variationsrechnung approximative Variationsmethoden im Raum (stationäres Gleichgewicht) approximative Variationsmethoden der transienten Wärmeleitung approximative Variationsmethoden der Dynamik nichtlineare Gleichungssysteme

89 Nichtlineare Methoden der Tragwerkberechnung Nichtlineare Finite Elemente Umfang: 2 SWS Vorlesung, SS Dozent: Michael Reck, ISD Elastisch-plastische Tragwerke und Kontinua Umfang: 2 SWS Vorlesung, SS Dozent: Ioannis Doltsinis, ISD

90 Nichtlineare Finite Elemente Umfang: 2 SWS Vorlesung, SS Dozent: Michael Reck, ISD Kontinuumsmechanische Beschreibung großer Verformungen Spannungs- und Dehnungsmaße bei großen Verformungen Prinzip der virtuellen Leistung Numerische Lösungsverfahren für nichtlineare Gleichungssysteme Formulierung nichtlinearer finiter Elemente Numerische Behandlung von Stabilitätsproblemen

91 Elastisch-plastische Tragwerke und Kontinua Umfang: 2 SWS Vorlesung, SS Dozent: Ioannis Doltsinis, ISD Stoffverhalten mathematische Ansätze Elastisch-plastische Lösungsverfahren analytische Fallstudien Tragfähigkeit Traglasttheoreme Wechsellasten Versagen Numerische (FE) Berechnungsverfahren

92 Seminar Angewandte Finite Elemente Umfang: 4 SWS Seminar, WS Dozent: Rafael Jarzabek, ISD Einfache Anwendungsbeispiele statische und dynamische Berechnung EWP, Pretest, NF-Gang nichtlineares Materialverhalten (z.b. Zugversuch) Kontaktsimulation Crash-Simulation Python-Skripting Mehrkörpersimulation y x z

93 Theorie und Anwendung expliziter Simulationsmethoden Umfang: 2 SWS Vorlesung, SS und WS Dozent: André Haufe, DYNAmore Übersicht über akt. Anwendungen Zeitintegration & Diskretisierung Materielle Nichtlinearitäten & Dehnratenabhängigkeiten gebräuchliche Materialmodelle Modelltechnik und aufbau Fluid-Struktur-Interaktion (Airbag) Validierung und Verifikation Praxisbeispiele

94 Digitale Strömungsvisualisierung Umfang: Dozent: Ziele: Motivation: 2 SWS Vorlesung, WS Ulrich Rist (IAG) kritischer Umgang mit Visualisierungsprogrammen Aufzeigen von Fehlermöglichkeiten Stand der Entwicklung keine Programmierung Hintergrundwissen zunehmender Einsatzbedarf tägliches Werkzeug im Beruf Black-Box -Problem?

95 Digitale Strömungsvisualisierung Inhalte: Einleitung Definition, Einordnung, Beispiele Datenbasis Mathematische Grundlagen Grundlegende Darstellungsarten Computergrafische Grundlagen Typische Probleme Strömungsstrukturen Aktuelle Forschung und Entwicklung 3D instationär, diskret im Raum, Simulation oder Experiment Interpolation, Integration, Differentiation gängige und spezielle Verfahren Farbe & Darstellung Grundlagen, Möglichkeiten und Grenzen der Verfahren Topologie, Wirbel, Stöße, etc. Bilder: NASA Ames

96 Angewandte/ausgewählte Turbulenzmodelle Umfang: Dozent: 2 SWS Vorlesung, 0,5 SWS Tutorium, WS Ulrich Rist (IAG) / Peter Gerlinger (IVLR) Lernziele: Überblick über die Methoden in kommerziellen Programmen Ausblick auf die kommenden Jahre und die Forschung Inhalt: ausgewählte Turbulenzmodelle und Transportgleichungsmodelle - algebraische Modelle - Ein- und Zweigleichungsmodelle - Reynolds-Stress-Modelle Large-Eddy Simulation und hybride Verfahren Modellierung turbulenter Mischung und Verbrennung Fragen der Validierung und Implementierung typische Anwendungsergebnisse URANS-Simulation turbulenter H 2 /O 2 -Verbrennung in einer Modell-Raketenbrennkammer

97 Spezialisierungsrichtung C Informationstechnologie in der Luft- und Raumfahrttechnik Stephan Rudolph (ISD)

98 Spezialisierungsrichtung C Ausrichtung und Zielsetzung: Vorlesungen aus dem Bereich der Datenverarbeitung und moderner Methoden zur informationstechnischen Modellierung (UML) Schwerpunkt liegt auf der Verknüpfung der Grundlagen des Ingenieurwesens mit der Modellbildung/Programmierung in der Informationstechnologie Hierbei wird das Ziel verfolgt, ein möglichst breites Spektrum an Anwendungen informationstechnischer Methoden im Produktlebenszyklus im Ingenieurwesen zu zeigen

99 Spezialisierung C Informationstechnologie Systeme Phänomene Biologie dezentral, lernfähig, autonom Artefakte / Wissen Physik statistisch, experimentell Ingenieurwesen Syntax, Semantik, Pragmatik Informatik (Datenverarbeitung) Software, Virtualität Ganzheitliche Systemund Produktsicht Logik, Analysis, Geometrie Mathematik Formalismen dx i dt r g = α ik X ijk j β ik k =1 n j =1 r k =1 n h X ijk j j =1

100 Spezialisierungsrichtung C Objektorientierter Softwareentwurf/Software Engineering OO-Sprachen (C++,...) OO-Entwurfsmethoden OO-Entwicklungsumgebungen (Compiler, Linker, Tools) Datenübertragung Protokolle Fehlererkennung/-korrektur Netzwerke Datenverarbeitung Sortierverfahren Suchverfahren Verschlüsselungsverfahren Komprimierungsverfahren Transformationsverfahren Datendarstellung Zahlen (integer, float,...) Zeichen (Codes) Datenstrukturen Dateiformate Wissensverarbeitung (morgen) Digital Engineering Digitaler Produktentwurf Digitale Simulation Digitale Fabrik (gestern) Datenverarbeitung Objektorientiertes Programmieren Algorithmen und Datenstrukturen Software Engineering Graphik Komplexe autonome Systeme Softwarearchitekturen Künstliche Intelligenz Entwurfssprachen Computergraphik line/surface/solid 2D, 3D models Transformationen (Rotation, Perspektive,...) Algorithmen (Hidden Line/Surface,...) Kurven/Flächen VR-Techniken Regelbasierter Systementwurf Entwurfssprachen/Entwurfscompiler Systems Engineering Product Life-Cycle Künstliche Intelligenz Fall- und Regelbasiertes Schließen Evolutionäre Algorithmen Neuronale Netze Fuzzy Logik Ingenieursoftware Computeralgebra: Mathematica/Maple Numerische Simulation: Matlab/Simulink, FEM (Ansys, Nastran), MKS (Adams) CFD (Fluent, Star-CD), Esarad/Esatan Optimierung (nichtlinear, evolutionär)

101 Spezialisierungsrichtung C international, vendor-independent format and development tools productivity, quality und security by - code expansion - code re-use - code generation abstraction high + declarative constraint + rule-based execution + engineering extensions design languages modeling languages object-oriented languages public class Flugzeug { private String name; } with capability of - abstraction - hierarchization - modularization - visualization of information assembler languages MOVF id1, R1 ADDF R2, R1 procedurale languages int main(int argc, char **argv) { fprintf(stdout, Hello ); } machine code adapted from Gruhn et al. (2006) design of complex SW/HW-systems low time

102 Spezialisierungsrichtung C Bauteil (Topologie und Parametrik) Flugzeugfamilie (aussenr) (innen) Detailsicht Flugzeugpanel

103 Spezialisierungsrichtung C Netzwerke im Flugzeug komplette digitale Modellierung Kooperation Industriepartner / ISD

104 Spezialisierungsrichtung C Realität Vergleich mit Realität Kooperation IRS / ISD Simulation

105 Spezialisierungsrichtung C BSc-Gesamtüberblick Softwarewerkzeuge für Ingenieure (3 LP) Softwaretechnik (3 LP) Digital Engineering (3 LP) im 1. Sem im 4. Sem im 5. Sem MSc-Gesamtüberblick Digitaler Produktentwurf (3 LP) Softwaretechnik (3 LP) Softcomputing und Wissensverarbeitung (6 LP, gemeinsam mit IFR) im 8. Sem im 8. Sem im 8. Sem Konzeption von Algorithmen, Datenstrukturen und Entwurfssprachen (6 LP) im 9.Sem Art and Science of Systems Architecting (3 LP) im 9. Sem Seminar Entwurfssprachen (6 LP) im 9. Sem

106 Spezialisierungsrichtung C (Flugzeugbau, ) (Satelliten, Raumstationen, ) (Strömungsmechanik, ) (Turbomaschinen,.) (Thermodynamik, ) (Luftfahrtsysteme, ) (Regelung, ) (Strukturmechanik, ). Informationstechnologie ist sinnvolle Kombination spezielles Fachwissen der Spezialisierungen KNOW Verarbeitungstechnologien HOW

107 Spezialisierungsrichtung C BSc- und MSc-Thesis mit reinen DV-Themen BSc- und MSc-Thesis mit kombinierten Themen (DV + Anwendungsdomäne) Fachpraktikumspositionen über Kooperationen verfügbar, externe BSc- und MSc-Thesis Interessenten können sich auch bei mir zu einem persönlichen Gespräch informieren PD Dr.-Ing. Stephan Rudolph rudolph@isd.uni-stuttgart.de (0711)

108 Spezialisierungsrichtung D Materialien, Werkstoffe und Fertigungsverfahren in der Luft- und Raumfahrttechnik Peter Middendorf (IFB)

109 Spezialisierungsrichtung D Ausrichtung und Zielsetzung: Vorlesungen und Seminare aus dem Bereich der verschiedenen Werkstoffklassen mit (LRT-spezifischem) Anwendungs- und Fertigungsbezug Schwerpunkt liegt auf dem Werkstoffleichtbau mit modernen Materialien, Auslegungsmethoden und Fertigungsverfahren Ziel: Werkstoff-übergreifende, Ingenieur-technische Ausbildung mit breitem Spektrum an Hintergrundwissen zu Strukturmechanik, Modellierung und Simulation, Prüftechnik, etc.

110 Spezialisierungsrichtung D

111 Spezialisierungsrichtung D

112 Spezialisierungsrichtung D Modul Titel MV+Vortr. LP Beginn Leichtbau, Werkstoffe und Middendorf/ 6 SoSe14 Fertigungsverfahren (Pflichtmodul) Sorour Leichtbauseminar Sachse 3 WS14/ Materialermüdung u. Bruchmechanik Keller/ 6 SoSe14 von metallischen Werkstoffen Ertelt Materialprüfungen u. Kennwert- Schlotterbeck 3 WS14/15 ermittlung für FVK-Simulationen Rapid Prototyping Greiner 3 SoSe Technologie- und Dimensionierungs- Fuhr/ 3 WS14/15 grundlagen für Bauteile aus FKV Kindervater

113 Spezialisierungsrichtung D Modul Titel MV+Vortr. LP Beginn Bauteilprüfung mit thermischen Busse 6 WS14/15 und elastischen Wellen Composites Modelling Pickett 6 WS14/ Experimentelle Methoden in der Wagner 3 SoSe15 Strukturmechanik Faserverbundseminar Zink 3 WS14/ Konstruieren mit Keramik Fuhr/ 3 WS14/15 Weihs Leichtbau II Middendorf/ 3 WS14/15 Sorour

114 Spezialisierungsrichtung D Modul Titel MV+Vortr. LP Beginn Optimale Tragwerksauslegung Wagner/ 6 SoSe14 - Tragwerksoptimierung Doltsinis - Stochastische Tragwerksanalyse und Optimierung WS14/ Werkstoffe und Verfahren für Antriebe Voggenreiter 3 SoSe14 der Luft- und Raumfahrt Werkstofftechnik metallischer Keller/ 3 SoSe14 Werkstoffe Ertelt Elastisch-plastische Tragwerke Doltsinis/ und Kontinua Keller 3 SoSe14

115 Spezialisierungsrichtung D Modul Titel MV+Vortr. LP Beginn Theorie und Anwendung expliziter Keller/ 3 SoSe14 Simulationsmethoden Haufe

116 Bauteilprüfung mit thermischen und elastischen Wellen Vortragender: G. Busse (IKT) Spektrum thermischer Strahler Transparenz der Atmosphäre im infraroten Spektralbereich Infraroteigenschaften von Werkstoffen Aufbau thermografischer Systeme, technischen Kenngrößen und deren Messung Bewertungskriterien für Thermografiekameras Gesetzmäßigkeiten thermischer Wellen Signalverarbeitung, Wechselsignalfilterung, Bildstapelanalyse Prinzip und Anwendung dynamischer Phasenwinkel-Thermografie: Lockin-Thermografie mit verschiedenen Anregungsarten (Optisch, Ultraschall, Wirbelstrom), Puls Einsatzkriterien => Vorlesung findet im WS 2014/15 statt

117 Composites modelling Vortragender: A.K. Pickett (IFB) Micro-mechanics of composites Composites failure models Classical Laminate Analysis: Theory and practice Basics of the Finite Element method: o Theory, element formulations for linear Implicit analysis o Geometric and material non-linearity formulations o Advanced FE topics including explicit analysis o Failure, impact and crash simulation of composites Process simulation including infusion and draping Application of commercial softwares PAM-CRASH, WiseTex, LAP and PAM-RTM => Vorlesung findet im WS 2014/15 statt

118 Experimentelle Methoden in der Strukturmechanik Vortragender: J. Wagner (ISD) Lehrziele: Inhalt: - Einblick in die Bedeutung und Technik von Strukturtests - Beherrschung grundlegender Fertigkeiten zur Auslegung, Durchführung und Auswertung von Strukturtests - Sensoren und Aktoren - Grundlagen der Messtechnik - Grundlagen der Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik - Experimentelle Modalanalyse und Betriebsfestigkeitsprüfungen 31 C 23 C 1,45% Längsdehnung 2,05% Spannungsoptisches und thermografisches Bild einer vorgeschädigten GFK-Probe => Vorlesung findet erst im SoSe 2015 statt

119 Faserverbundseminar Vortragender: J. Fuhr (IFB) Das praxisorientierte Faserverbundseminar bildet am Beispiel einer Heckrotor-Antriebswelle den Entwicklungs- und Herstellungsprozess eines Faserverbundbauteils ab. Die Bearbeitung erfolgt in Kleingruppen und umfasst Rechnerische Vorauslegung und Konzeptfindung Herstellung mit einer der angebotenen Fertigungstechnologien Ermittlung der Tragfähigkeit durch Belastungsversuche Die begleitende Vorlesungsreihe wird gemeinsam mit dem Leichtbauseminar angeboten und beinhaltet darüberhinaus Prüftechnik für FVK FEM-Grundlagen Themenbezogene Vorträge externer Referenten Es kann nur eines der beiden Seminare angerechnet werden (Faserverbundseminar oder Leichtbauseminar) => Vorlesung findet im WS 2014/15 statt

120 Konstruieren mit Keramik Vortragender: H. Weihs (DLR-BK) Vorstellung der wichtigsten technischen Keramiken Eigenschaften und Einsatzgebiete Regeln für die Konstruktion und Auslegung Herstellung und Eigenschaften heute verfügbarer faserverstärkte Keramiken: Ausführungsbeispiele, Konstruktionsregeln und spezielle Auslegungsmethode Thermal belastete Keramikstrukturen für wiedereintrittsfähigen Raumfahrzeuge => Vorlesung findet im SoSe 2014 statt

121 Leichtbau II Vortragender: M. Sorour, P. Middendorf (IFB) Druckelemente: Stäbe und Profile, Blechfelder, versteifte Platten und Blechfelder Torsionselemente: reine Torsion, Wölbkrafttorsion Schub- und Zugfelder: Schubstege, Schubwände, Schubfeld-, Zugfeldträger Überlagerungen bei Festigkeit- und Stabilitätsproblemen Krafteinleitung => Vorlesung findet im WS 2014/15 statt Rumpfschale Festigkeitsberechnungen Stabilitätsberechnungen Stringer Haut M q M q N Beulen N q q N M M N

122 Leichtbau, Werkstoffe und Fertigungsverfahren (Pflichtmodul) Vortragender: M. Sorour, P. Middendorf (IFB) Leichtbau I: Systematik, Gestaltung und Kriterien der Leichtbaukonstruktionen. Leichtbaumethoden, Entwurfsphilosophien. Gestaltleichtbau, Werkstoffleichtbau und moderne Werkstoffsysteme Strukturelemente: Zugelemente, Biegeelemente, Platten und Membrane => Vorlesung findet im SoSe 2014 statt

123 Leichtbau, Werkstoffe und Fertigungsverfahren (Pflichtmodul) Vortragender: P. Middendorf (IFB) Werkstoffe: Faserverbundwerkstoffe und Matrixsysteme Textiltechnologie Sandwichwerkstoffe (Schäume, Honigwaben, Faltkerne) Leichtmetalle Triebwerk-Werkstoffe, Multifunktionale Werkstoffe, Nano-Werkstoffe => Vorlesung findet im SoSe 2014 statt

124 Leichtbauseminar Vortragender: R. Sachse (IFB) Das Leichtbauseminar bildet am Beispiel einer Heckrotor-Antriebswelle den Berechnungs- und Auslegungsprozess eines Faserverbundbauteils ab. Die Bearbeitung erfolgt in Kleingruppen und umfasst Klassische Laminattheorie Praxisnahe Anwendung der FEM Topologieoptimierung Die begleitende Vorlesungsreihe wird gemeinsam mit dem Faserverbundseminar angeboten und umfasst darüberhinaus die Inhalte Prüftechnik für FVK Themenbezogene Vorträge externer Referenten Es kann nur eines der beiden Seminare angerechnet werden (Leichtbauseminar oder Faserverbundseminar ) => Vorlesung findet im WS 20314/15 statt

125 Materialermüdung und Bruchmechanik von metallischen Werkstoffen Vortragender: Jürgen Ertelt (ISD) => Vorlesung findet im SoSe 2014 statt Einstufenversuch (Wöhlerversuch) Ermüdungsfestigkeit (Mechanismus, Einflüsse) statistische Auswertung; Zählverfahren Betriebsfestigkeitsversuch; Randomversuche Schadensakkumulation Erscheinungsformen des Bruches Rissausbreitung; Spannungsfeld um Rissspitze Lokales Konzept; R-Kurven-Konzept; CTOD Konzept J-Integral Rainflow-Zählmethode Gestaltsfestigkeit etc.

126 Materialprüfungen und Kennwertermittlung für FVK-Simulationen Vortragender: J. Schlotterbeck (IFB) Fasergehaltsbestimmung Probenherstellung Dehnungsmessstreifen Prüfnormen für Zug, Druck, Schub,... Prüfmaschine und Probenprüfung Die Veranstaltung beinhaltet Vorlesung und Praktikum. => Veranstaltung findet im WS 2014/15 statt

127 Rapid Prototyping Vortragender: J. Greiner (IFB) Funktionsweise Laser-Sinter-Anlage Verarbeitung der CAD Daten Bedienung der Maschine Verfahrensweisen der Produktion => Vorlesung findet im SoSe 2014 statt

128 Technologie- und Dimensionierungsgrundlagen für Bauteile aus Faserkunststoffverbund (FKV) Das Bild kann zurzeit nicht angezeigt werden. Das Bild kann zurzeit nicht angezeigt werden. Vortragender: C. Kindervater (DLR-BK) Einführung in die FKV (Historie, Analogien zur Natur, Marksituation) Anwendungsbeispiele aus verschiedenen Branchen Fasern/Halbzeuge/Matrices Duromere und thermoplastische Fertigungsverfahren FKV-spezifische NDT-Verfahren Recycling Mikromechanische Modelle (UD-Einzelschicht, Gewebe) Elastische Eigenschaften der Einzelschicht und des Mehrschichtverbundes (CLT) Einfluss von Temperatur und Feuchte Festigkeitshypothesen für die Einzelschicht Krafteinleitungen (Kleben, Bolzen, Schlaufen) Fallstudien => Vorlesung finden im WS 2014/15 statt

129 Modul Optimale Tragwerksauslegung Tragwerksoptimierung Umfang: 2 SWS Vorlesung, Start: SoSe 2014 Dozent: Jörg Wagner, ISD Stochastische Tragwerksanalyse und -optimierung Umfang: 2 SWS Vorlesung, Start: WS 2014/15 Dozent: Ioannis Doltsinis, ISD

130 Tragwerksoptimierung Vortragender: Jörg Wagner (ISD) Lehrziele: Inhalt: - Formulierung von Optimierungsproblemen in der Strukturmechanik - Kenntnis wichtiger analytischer und numerischer Lösungsverfahren - Strukturierung und Klassifizierung typischer Optimierungsprobleme - Geeignete mathematische Beschreibung der Optimierungsprobleme - Analytische Lösungsverfahren - Numerische Lösungsverfahren - Zusammenspiel zwischen Optimierungs- und Simulationsverfahren F F a Querträger vor und nach einer Gewichtsminimierung bei konstanter Tragfähigkeit => Vorlesung findet im SoSe 2014 statt

131 Stochastische Tragwerksanalyse und -optimierung Vortragender: Ioannis Doltsinis (ISD) Daten-Streuung und Charakterisierung Stochastische Analyse - Elastisch - Nichtlinear - Elastisch-plastisch Optimale Auslegung - Robustheit Monte Carlo Verfahren Zuverlässigkeit Stochastische Prozesse Lebensdauer => Vorlesung findet im WS 2014/15 statt

132 Stochastische Tragwerksanalyse und -optimierung Monte Carlo Verfahren Stochastische Simulation Zuverlässigkeit - Systeme - Bauteile - Optimierung Stochastische Prozesse Lebensdauer Literatur: I. Doltsinis, Stochastic Methods in Engineering, WIT Press, 2012 => Vorlesung findet im WS 2014/15 statt

133 Werkstoffe und Verfahren für Antriebe der Luft- und Raumfahrt Vortragender: H. Voggenreiter (DLR-BK) Anforderungsprofile an Werkstoffe für Luft- und Raumfahrtantriebe Aktuelle metallische und keramische Werkstoffsysteme und deren Verarbeitungstechniken mechanische, thermische und physikalische Einsatzgrenzen Neue Werkstofflösungen und deren Verfahrenstechniken zur Steigerung der Leistung und Lebensdauer der Triebwerke Führung durch das Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung => Vorlesung findet im SoSe 2014 statt

134 Werkstofftechnik metallischer Werkstoffe Vortragender: J. Ertelt (ISD) Werkstoffeigenschaften in Bezug auf Fertigungsverfahren (Urformen, Umformen etc.) Gewinnung und Verarbeitung Legierungen (Eisen-, Al-, Nichteisenmetall-) Wärmebehandlungen Kriechen, Relaxation Korrosion und ~schutz Werkstoffverhalten bei versch. Temperaturen und Beanspruchungsgeschwindigkeiten Tribologie Werkstoffprüfung etc. => Vorlesung findet im SoSe 2014 statt

135 Elastisch-plastische Tragwerke und Kontinua Vortragender: Ioannis Doltsinis (ISD) Stoffverhalten mathematische Ansätze Elastisch-plastische Lösungsverfahren analytische Fallstudien Tragfähigkeit Traglasttheoreme Wechsellasten Versagen Numerische (FE) Berechnungsverfahren => Vorlesung findet im SoSe 2014 statt

136 Elastisch-plastische Tragwerke und Kontinua Numerische (FE) Berechnungsverfahren Einfluss von Temperatur und Zeit Bedeutung endlicher Formänderungen für die Bauteilstabilität Einführung in die Modellierung und Simulation von Formänderungsprozessen Literatur: I. Doltsinis, Elements of Plasticity, WIT Press, 2000, I. Doltsinis, Large Deformation Processes of Solids, WIT Press, => Vorlesung findet im SoSe 2013 statt

137 Theorie und Anwendung expliziter Simulationsmethoden Vortragender: André Haufe (DYNAmore) Übersicht über akt. Anwendungen Zeitintegration & Diskretisierung Materielle Nichtlinearitäten & Dehnratenabhängigkeiten gebräuchliche Materialmodelle Modelltechnik und aufbau Fluid-Struktur-Interaktion (Airbag) Validierung und Verifikation Praxisbeispiele => Vorlesung findet im SoSe 2014 und im WS 2014/15 statt

138 Spezialisierungsrichtung E Flugführung und Systemtechnik in der LRT Walter Fichter (ifr)

139 Motivation zur Spezialisierung E Zelle 25% Systeme 50% Triebwerke 25%

140 Philosophie: Betrachtung der Systeme in ihrer Gesamtheit Funktionen: Flugführung Lenkung, Regelung, Navigation. Viele Weitere andere Funktionen ACTUAT. Plattforminstanz ECU ACTUAT. Sensor

141 Philosophie: Betrachtung der Systeme in ihrer Gesamtheit Funktionen: Flugführung Lenkung, Regelung, Navigation Weitere Funktionen ACTUAT. ECU Plattforminstanz ACTUAT. Sensor Sichtweise Plattforminstanz: Verteiltes redundantes System. Fehlertoleranz.

142 Ziel der Spezialisierung E Herausforderung von Luftfahrtsystemen Komplexe Funktionalität / Vielzahl von Funktionen Verteilte Systemstruktur / Komplexes System- Management / Fehlertoleranz / Zulassung Ziel der Spezialisierung E Systemkomplexität muss für den Ingenieur beherrschbar sein. Grundlagen und Entwurf komplexer Systeme. Methoden zur Analyse und Modellierung von Systemen und Systemwissen.

143 Spezialisierung E: Der Einstieg (Pflicht) Flugregelungsentwurf / SSe / ifr Funktionale Seite Flugregler Se Systementwurf II / SSe / ILS Praktikum: Auslegung eines fehlertoleranten Quadruplexsystems (Praktikum) Plattform-Seite

144 Spezialisierung E: Methodenorientierte Lehre Schätzverfahren Nichtlineare Optimierung Optimalsteuerung für Luft- und Raumfahrzeuge Mechanische Systeme Komplexe Luftfahrt-/Avioniksysteme (Grundlagen) Methoden spezieller Modellierung und Analyse von Systemen und Systemwissen Objektorientierte Modellierung, Meta-Modellierung, Eventbasierte Modellierung, Safety-Analyse, Entwicklungsprozess

145 Spezialisierung E: Anwendungsorientierte Lehre Flugmechanik und Flugregelung für Hubschrauber Lenkverfahren Regelung von Gasturbinen Satellitennavigation Flugregelung (konventionelle Verfahren) Komplexe Luftfahrt-/Avioniksysteme (Praktikum) Integrierte Modulare Avionik (Praktikum)

146 Spezialisierung E: Weiteres Lehrangebot Angewandte Luftfahrtsysteme I / II Analyse heutiger Luftfahrtsysteme anhand ausgewählter Systeme (Airbus, Boeing, Mil. Flugzeuge, Hubschrauber) Autoflight- und Air Traffic Management Mit Übungen am A320 Autoflight-Simulator Human Factors Engineering in Flight Deck Design Schätzverfahren Methoden, ausgiebige Matlab-Übungen, Vorträge Flugmesstechnik Validierung der Aufgaben durch Messflüge an der DA40 Aerobotics Seminar Flugreglertests mit UAVs

147 Übersicht Lehrangebot Modulkürzel Modulname und LV-Name Lehrperson LP GL 1) AW 1) Dauer in Sem Turnus FS 2) 6 3) Flugregelungssysteme / Pflichtmodul Fichter/iFR, Hesse/ILS 6 X 1 SS SS Komplexe Avioniksysteme I Reichel/ILS 3 X 1 WS WS Komplexe Avioniksysteme II (Praktikum) Lehmann/ILS 3 X 1 WS WS Spezielle Methoden der Systemtechnik X 1 WS WS Methoden der Systemmodellierung und Systemanalyse Reichel/ILS 3 X 1 WS WS Methoden der Sicherheitsanalyse Luithardt/ILS 3 X 1 WS WS Integrierte Modulare Avionik und Entwicklungsprozess X 1 SS SS Integrierte Modulare Avionik Lehmann/ILS 3 X 1 SS SS Entwicklungsprozess von Luftfahrtsystemen Lehmann/ILS 3 X 1 SS SS Autoflight und Air Traffic Management Altmann/ILS 3 X 1 WS WS Human Factors Engineering in Flight Deck Design Konrad/ILS 3 X 1 SS SS Angewandte Luftfahrtsysteme X 1 SS SS Angewandte Luftfahrtsysteme I Reichel/ILS 3 X 1 SS SS Angewandte Luftfahrtsysteme II Reichel/ILS 3 X 1 SS SS Flugmesstechnik Altmann/ILS 3 X 1 SS SS Flugmechanik und Flugregelung von Hubschraubern Fichter/iFR 3 X 1 WS WS Flugregelung Fichter/iFR 3 X 1 SS SS Lenkverfahren Grimm/iFR 3 X 1 WS WS Mechanische Systeme Wagner/ISD 3 X 1 WS WS Nichtlineare Optimierung Grimm/iFR 3 X 1 SS SS Optimalsteuerung in der Luft- und Raumfahrttechnik Grimm/iFR 3 X 1 WS WS Optimierung und Optimalsteuerung Grimm/iFR 6 X 1 SS SS Schätzverfahren Fichter/iFR 3 X 1 SS SS Schätzverfahren und Flugmesstechnik Fichter/iFR 6 X 1 SS SS Aerobotics Labor Fichter/iFR 3 X 1 SS SS Regelung von Gasturbinen Staudacher/ILA 3 X 1 SS SS Satellitennavigation Kleusberg/NAV 3 X 1 WS WS 1) GL Grundlagenorientiert; AW Anwendungsorientiert 2) FS Finden statt 3) 6 zwei 3LP- Module können als ein 6LP-Modul geprüft werden.

148 Spezialisierungsrichtung F Entwurf, Auslegung und Bau von Luft- und Raumfahrzeugen Universität Stuttgart MSc-Studiengang Luft- und Raumfahrttechnik

149 Spezialisierungsrichtung F Spezialisierungsrichtung richtet sich an den Konstrukteur, Entwickler, Generalisten Schwerpunkt liegt auf anwendungsbezogenen Vorlesungen Hierbei wird darauf Wert gelegt, einen möglichst breiten Überblick über das Gesamtsystem des Luft- oder Raumfahrzeuges zu gewinnen Im Vergleich zu den Vertiefungsrichtungen im Diplom sind die Spezialisierungsrichtungen fachübergreifend strukturiert (nicht mehr orientiert am Institut) Universität Stuttgart MSc-Studiengang Luft- und Raumfahrttechnik

150 Spezialisierungsrichtung F Hubschraubertechnik Kleinsatellitenentwurf Flugzeugentwurf Windenergieanlagen Aerodynamik Tragflügelaerodynamik Struktur Leichtbau Werkstoffe und Fertigungsverfahren Lastannahmen Systeme Fly-by-Wire E-Systeme Kraftstoff, Hydraulik F Optimale Tragwerksauslegung Modellbildung für Finite Elemente Universität Stuttgart MSc-Studiengang Luft- und Raumfahrttechnik

151 Spezialisierungsrichtung F Seminare Kleinsatellitenentwurf Profilentwurf Flugzeugentwurf Windenergieprojekt Leichtbauseminar Experimentelle Methoden in der Strukturmechanik y x z Angewandte Finite Elemente Digitaler Produktentwurf FFoU Universität Stuttgart MSc-Studiengang Luft- und Raumfahrttechnik

152 Spezialisierungsrichtung F Modul Titel MV LP Aerodynamik und Sorour / Lutz 6 Flugzeugentwurf II Angewandte Luftfahrtsysteme Reichel Angewandte Luftfahrtsysteme I Reichel Angewandte Luftfahrtsysteme II Reichel Astronautik Fasoulas/ 6 Messerschmid Digitaler Produktentwurf Rudolph Einführung in die Sorour 3 Hubschraubertechnik Universität Stuttgart MSc-Studiengang Luft- und Raumfahrttechnik

153 Spezialisierungsrichtung F Modul Titel MV LP Elastisch-plastische Tragwerke und Doltsinis/ 3 Kontinua Keller Experimentelle Methoden Wagner 3 in der Strukturmechanik Flugeigenschaften und Flug- Pfaff /Gemsa (DLR)/ 3 leistungen im operationellen Hemming (Condor) Umfeld Flugzeugentwurf II Sorour Flugzeugentwurfsseminar Geiß / Biwer (Airbus) 6 Universität Stuttgart MSc-Studiengang Luft- und Raumfahrttechnik

154 Spezialisierungsrichtung F Modul Titel MV LP Hubschrauber-Aeromechanik Keßler Hubschraubertechnik Keßler / Sorour Industrielle Aerodynamik Gaisbauer Kleinsatellitenentwurf Röser / Böhringer 6 Lengowski Konstruktive Aspekte von Sigolotto 3 Flugzeugsystemen Lastannahmen I+II Voit-Nitschmann / 3 Greiner Universität Stuttgart MSc-Studiengang Luft- und Raumfahrttechnik

155 Spezialisierungsrichtung F Modul Titel MV LP Leichtbau I Sorour Leichtbau I+II Sorour Leichtbauseminar Sachse Modellbildung für Finite Elemente I Schrem/Keller Modellbildung für Finite Elemente I+II Schrem/Keller Optimale Tragwerksauslegung Wagner/Doltsinis 6 Universität Stuttgart MSc-Studiengang Luft- und Raumfahrttechnik

156 Spezialisierungsrichtung F Modul Titel MV LP Profilentwurf Lutz Seminar angewandte Finite Elemente Jarzabek/Keller Stochastische Tragwerksanalyse und Doltsinis 3 -optimierung Theorie und Anwendung expliziter Haufe/Keller 3 Simulationsmethoden Tragflügelaerodynamik Lutz 3 Universität Stuttgart MSc-Studiengang Luft- und Raumfahrttechnik

157 Spezialisierungsrichtung F Modul Titel MV LP Tragwerksoptimierung Wagner Werkstoffe und Fertigungs- Klett / 3 verfahren der Luft- und Gastdozenten aus Raumfahrt der Industrie (EADS) Windenergie 1 Cheng 6 Grundlagen Windenergie Windenergie 3 Cheng 6 Entwurf von Windenergieanlagen Windenergie 4 Cheng 6 Windenergie-Projekt Universität Stuttgart MSc-Studiengang Luft- und Raumfahrttechnik

158 Spezialisierungsrichtung F Angewandte Luftfahrtsysteme I Prof. Reichel (3LP, SS) ADIRS MODE SELECTION MCDU ADIRU (GPS) VOR DME ILS RA ADF TUNING AUTO- NAV DATA TUNING Ziel: Einführung / Analyse realer Luftfahrtsysteme Inhalt: EF in Kernaspekte wie Avionik, Sensoren, Aktuatoren Primärsteuerung Airbus (Fly-by-Wire) Sekundarsteuerung Airbus (Fly-by-Wire) Autoflight System Airbus (incl. Autoland) Integrierte Navigation FCPC FCSC FCU SYSTEM STATUS FCPC FCPC FCPC ACTU ACTU ACTU Flight Flight Management AUTOPILOT AUTOPILOT Flight Flight Guidance Guidance Auto Thrust AP COMMANDS Steering/Brake Command WHEEL SPEED BREAK & STEERING FCSC UNIT WHEEL SPEED BRAKE FUNCTION LANDING FCSC GEAR CONTROLLER WHEIGT ON WHEEL WHEEL SPEED FD COMMANDS FLIGHT PANS... LDG DMC FCPC FCPC 1 FCPC SDAC 1 SYSTEM DATA ACQUISITION CONCENTRATOR FCPC CMC 1 CENTRALIZED MAINTENANCE SYSTEM EIU FADEC FLIGHT WARNING FCPC COMP 1 EIU FADEC ENGINE INTERFACE UNIT ENGINE CONTROLLER Universität Stuttgart Institut für Luftfahrtsysteme

159 Angewandte Luftfahrtsysteme II Prof. Reichel (3LP, SS) Spezialisierungsrichtung F Ziel: Einführung / Analyse realer Luftfahrtsysteme Inhalt: Primärsteuerungssysteme (Fly-by-Wire) Boeing, Eurofighter, NH90 Hubschrauber Maintenance-System Utility Systeme Enteisungssystem Treibstoffsystem Landing Gear System Elektrisches Energieversorgungssystem Kabinensysteme Environmental Control System Cabin Intercommunication Data System Universität Stuttgart Institut für Luftfahrtsysteme

160 Astronautik Spezialisierungsrichtung F Prof. Messerschmid (6LP, SS+WS) Bemannte Raumfahrt Systeme Mensch im Weltall Betrieb Nutzung Exploration Universität Stuttgart Institut für Raumfahrtsysteme

161 Digitaler Produktentwurf PD Rudolph (3LP, SS) Bauteil (Topologie und Parametrik) Spezialisierungsrichtung F Flugzeugfamilie (aussenr) (innen) Detailsicht Flugzeugpanel Universität Stuttgart Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen

162 Digitaler Produktentwurf Spezialisierungsrichtung F Netzwerke im Flugzeug Universität Stuttgart Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen

163 Einführung in die Hubschraubertechnik Spezialisierungsrichtung F Dipl.-Ing. Maged Sorour (3LP, WS) Inhalte Drehflüglerkonzepte, Flugmechanik und Dynamik der Hubschrauber Rotorsysteme, Zelle und Bauweisen Vorentwurf, Auslegung und Festigkeitsnachweis Fertigung, Forschung und Technologie der Hubschraubertechnik Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau IFB

164 Spezialisierungsrichtung F Modul Nichtlineare Methoden der Tragwerksberechnung - VL Elastisch-plastische Tragwerke und Kontinua I. Doltsinis (2 SWS, 1 Semester) 3 LP, SS Stoffverhalten mathematische Ansätze Elastisch-plastische Lösungsverfahren analytische Fallstudien Tragfähigkeit Traglasttheoreme Wechsellasten Versagen Numerische (FE) Berechnungsverfahren Universität Stuttgart Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen

165 Spezialisierungsrichtung F Experimentelle Methoden in der Strukturmechanik Prof. J. Wagner (2 SWS, 1 Semester) 3 LP, SS 2015 Inhalt: - Sensoren und Aktoren - Grundlagen der Messtechnik - Grundlagen der Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik - Experimentelle Modalanalyse und Betriebsfestigkeitsprüfungen Lehrziele: - Einblick in die Bedeutung und Technik von Strukturtests - Beherrschung grundlegender Fertigkeiten zur Auslegung, Durchführung und Auswertung von Strukturtests 31 C 23 C 1,45% Längsdehnung 2,05% Spannungsoptisches und thermografisches Bild einer vorgeschädigten GFK-Probe Universität Stuttgart Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen

166 Spezialisierungsrichtung F Flugeigenschaften und Flugleistungen im operationellen Umfeld J. Pfaff, S. Gemsa (DLR), J. Hemming (Condor) (2 SWS, 1 Semester) 3 LP, SS Vertiefung der Kenntnisse Flugzeuginstrumente Statische und dynamische Stabilitäten Manöverstabilitäten Flugleistungen Flugpraktikum im fliegenden Hörsaal des DLR Studenten sollen generalistische Fähigkeiten erhalten und die Zusammenhänge der einzelnen Spezialdisziplinen erkennen und nutzen können. Im Flugpraktikum sind Flugversuchsdaten selbst zu erheben, auszuwerten und in Berichtsform darzustellen. Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau IFB

167 Flugzeugentwurf II Spezialisierungsrichtung F Dipl.-Ing. Maged Sorour, (2 SWS, 1 Semester) 3LP, SS Grundlagen für den Flugzeugentwurf Energiehöhenmethode Flugbereichsgrenzen und Anforderungen Aerodynamik für den Flugzeugentwurf Auftriebsberechnungsverfahren, Auftriebsbeiwerte und Hochauftriebshilfen Verfahren zur Abschätzung der Widerstandsbeiwerte Stabilität und Steuerbarkeit projektierter Flugzeuge Ausgefahrene Klappen B 737 (Quelle: Internet) Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau IFB

168 Flugzeugentwurfsseminar Spezialisierungsrichtung F Dipl.-Ing. I. Geiß (2 SWS, 1 Semester) 6 LP, WS Durchführung eines Flugzeugentwurfes in Teamarbeit in Form eines Wettbewerbes Aufgabenstellung (Pflichtenheft) in Zusammenarbeit mit der Firma Airbus Arbeitsgruppen mit maximal vier Teammitgliedern ca. 6 Seminar-Termine für Anleitung der Teams Betreuung in Sprechstunden Abschlusspräsentation vor einer Jury Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau IFB

169 Spezialisierungsrichtung F Hubschrauber-Aeromechanik (2 SWS Vorlesung, schriftlich, 3LP, SS) Dozent: Dr. Manuel Keßler Zimmer: Tel.: Sprechstunden: manuel.kessler@iag.uni-stuttgart.de nach Vereinbarung Universität Stuttgart Institut für Aerodynamik und Gasdynamik

170 Spezialisierungsrichtung F Einführung in die Aeromechanik des Drehflüglers Aerodynamik des Rotors im Schwebe- und Senkrechtflug Aerodynamik des Hubschraubers im Vorwärtsflug Numerische Verfahren zur Berechnung der Aerodynamik Grundlagen der Rotordynamik Universität Stuttgart Institut für Aerodynamik und Gasdynamik

171 Spezialisierungsrichtung F Industrielle Aerodynamik Anwendung der Aerodynamik an Dingen, die eigentlich nicht fliegen (8. Semester, 3 SWS Vorlesung, schriftlich, 3LP, SS/WS) Dozent: Dr.-Ing. Uwe Gaisbauer Zimmer: Tel.: Sprechstunden: 2.51 (Messhaus) uwe.gaisbauer@iag.uni-stuttgart.de nach Vereinbarung Universität Stuttgart Institut für Aerodynamik und Gasdynamik

172 Spezialisierungsrichtung F Innenströmung (Rohrströmung, Düsen, Diffusoren, verzweigte Systeme, Armaturen ) Ablösung am Nabendiffusor Rohrkrümmer mit und ohne Flügelgitter Schmiermittelreibung Fahrzeugaerodynamik (hist. Überblick, Grundkörper, Anbauteile, Spoiler, Rennfahrzeuge, Nutzfahrzeuge, Tunnelfahrten, Be- und Entlüftungsprobleme) Stromlinienwagen P. Jaray Totwasser hinter einem Fließheckfahrzeug Bewegung von Feststoffteilchen in Fluiden (Grundgleichungen, Zyklone, Windsichter, pneumatische Förderung, Winkler-Schwebebett, pneumatischer Transport) Universität Stuttgart Institut für Aerodynamik und Gasdynamik

173 Kleinsatellitenentwurf Spezialisierungsrichtung F Prof. Dr. Hans-Peter Röser/Michael Lengowski/Felix Böhringer (6LP, SS+WS) Kleinsatellitenentwurf Grundlagen, Strukturen Thermalkontrollsystem, Lageregelungssystem Architekturen und Leistungselektronik Übungen Orbitalanalysen, thermische und mechanische Analysen Praktikum / Projektarbeit Machbarkeitsuntersuchungen Ermittlung von Systembudgets Auslegung Nutzlast und Satellitenbusses Universität Stuttgart Institut für Raumfahrtsysteme

174 Spezialisierungsrichtung F Konstruktive Aspekte von Flugzeugsystemen Dr. Sigolotto (3LP, SS) Lernziel Die Studierenden erhalten einen Überblick über die Luftfahrtsysteme. Sie sind in der Lage wichtige Systeme wie z.b. die Steuerungsanlage konstruktiv zu definieren und auszulegen. Weiterhin besitzen sie luftfahrtspezifische Kenntnisse über die Grundlagen der Flugzeughydraulik und der Bordelektrik. Inhalt Flugsteuerungsanlagen Kraftstoffsysteme Bordelektrik Verglasung von Luftfahrzeugen Grundlagen der Ölhydraulik Flugzeughydraulik Beleuchtungssysteme Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau IFB

175 Spezialisierungsrichtung F Zulassungsanforderungen an Luftfahrzeuge / Lastannahmen I + II Prof. Dipl.-Ing. Rudolf Voit-Nitschmann, (1 SWS, 2 Semester), 3 LP, SS+WS Einleitung Gesetzliche Grundlagen, Luftfahrtgesetzgebung, Zulassungsverfahren Anforderungen durch Bauvorschriften zivile Zulassungen (UL, VLA, JAR, FAR) militärische Zulassungen (MIL) Special Conditions der Luftfahrtbehörden Definitionen Flugzeuggeometrie Koordinatensysteme Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau IFB

176 Spezialisierungsrichtung F Zulassungsanforderungen an Luftfahrzeuge / Lastannahmen I + II Prof. Dipl.-Ing. Rudolf Voit-Nitschmann Wichtige Forderungen der einzelnen Bauvorschriften über Lastannahmen und die Auswirkungen auf die Luftfahrzeugentwicklung Lasten im stationären Reiseflug Abfangbelastungen Böenbelastungen Betätigungslasten unsymmetrische Belastungen Bodenlasten sonstige Belastungen Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau IFB

177 Leichtbau I Spezialisierungsrichtung F Dipl.-Ing. M. Sorour (3LP, SS+WS) Leichtbau I: Kriterien der Leichtbaukonstruktionen, Leichtbaumethoden, Entwurfsphilosophien, Systematik und Gestaltung von Leichtbaukonstruktionen, Berechnungsmethoden, Gestaltleichtbau und geometrische Kenngrößen von Strukturkomponenten, Werkstoffleichtbau und moderne Werkstoffsysteme Strukturelemente: Zugelemente, Biegeelemente Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau IFB

178 Leichtbau II Spezialisierungsrichtung F Dipl.-Ing. M. Sorour, Prof. P. Middendorf (3LP, WS) Druckelemente: - Stäbe und Profile, - Blechfelder, - versteifte Platten und - Blechfelder Torsionselemente: - reine Torsion, - Wölbkrafttorsion Schub- und Zugfelder: - Schubstege, - Schubwände, - Schubfeld-, Zugfeldträger Überlagerungen bei Festigkeit- und Stabilitätsproblemen Krafteinleitung Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau IFB

179 Leichtbauseminar Spezialisierungsrichtung F Dipl.-Ing. Ronny Sachse (3LP, WS) Das Leichtbauseminar bildet am Beispiel einer Heckrotor- Antriebswelle den Berechnungs- und Auslegungsprozess eines Faserverbundbauteils ab. Die Bearbeitung erfolgt in Kleingruppen und umfasst Klassische Laminattheorie Praxisnahe Anwendung der FEM Topologieoptimierung Die begleitende Vorlesungsreihe wird gemeinsam mit dem Faserverbundseminar angeboten und umfasst darüberhinaus die Inhalte Prüftechnik für FVK Themenbezogene Vorträge externer Referenten Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau IFB

180 Spezialisierungsrichtung F Modellbildung für Finite Elemente I + II Teil I: E. Schrem (4 SWS, 2 Semester) 6 LP, SS + WS Grundlagen der Modellbildung, Kontinua und Diskrete Systeme, Element-Netze, Festlegung der Systemgrenze, Lagerung, Diskretisierung der Belastung, Darstellung und Interpretation der Spannungsfelder [Quelle: KLK Motorsport GmbH] => Teil I im SoSe, Teil II im WiSe Teil II: Diskrete mechanische Systeme, lineare Kinematik, Gleichgewichtskräftesysteme und Kraftfluss im Inneren, Aufbau und Lösung der Systemgleichungen der Statik und Dynamik, Voraussetzungen für Modellvereinfachungen, elastomechanischer Kontakt, redundante Freiheitsgrade Universität Stuttgart Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen

181 Profilentwurf Spezialisierungsrichtung F Dr.-Ing. Thorsten Lutz (IAG), 3 LP, WS Grundlagen der Profilaerodynamik und des Profilentwurfs Reibungsfreie und reibungsbehaftete Profilumströmung Lesen und Interpretieren von Profilpolaren Laminare und turbulente Profilgrenzschichten, Transition, Ablöseblasen Grundlagen und Anwendung eines Profilentwurfsprogramms Auslegung von Laminarprofilen durch Gestaltung der Druckverteilung Profil-Entwurfsseminar Gezielter Profilentwurf für eine selbst gewählte Anwendung Präsentation der Ergebnisse Institut für Aerodynamik und Gasdynamik Universität Stuttgart Institut für Aerodynamik und Gasdynamik

182 Spezialisierungsrichtung F Seminar Angewandte Finite Elemente R. Jarzabek (4 SWS, 1 Semester) 6 LP, WS Einfache Anwendungsbeispiele statische und dynamische Berechnung EWP, Pretest, NF-Gang nichtlineares Materialverhalten (z.b. Zugversuch) Kontaktsimulation Crash-Simulation Python-Skripting Mehrkörpersimulation y x z Universität Stuttgart Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen

183 Spezialisierungsrichtung F Modul Optimale Tragwerksauslegung VL Stochastische Tragwerksanalyse und -optimierung I. Doltsinis (2 SWS, 1 Semester) 3 LP, WS Daten-Streuung und Charakterisierung Stochastische Analyse - Elastisch - Nichtlinear - Elastisch-plastisch Optimale Auslegung - Robustheit Monte Carlo Verfahren Zuverlässigkeit Stochastische Prozesse Lebensdauer Universität Stuttgart Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen

184 Spezialisierungsrichtung F Theorie und Anwendung expliziter Simulationsmethoden A. Haufe (DYNAmore) (2 SWS, 1 Semester) 3 LP, SS & WS Übersicht über akt. Anwendungen Zeitintegration & Diskretisierung Materielle Nichtlinearitäten & Dehnratenabhängigkeiten gebräuchliche Materialmodelle Modelltechnik und aufbau Fluid-Struktur-Interaktion (Airbag) Validierung und Verifikation Praxisbeispiele Universität Stuttgart Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen

185 Tragflügelaerodynamik Spezialisierungsrichtung F Dr.-Ing. Thorsten Lutz (IAG), 3LP, SS Verfahren zur Berechnung der Tragflügelaerodynamik Erweitertes Traglinienverfahren Weissinger-Verfahren + Anwendungen Wirbelleiterverfahren + Anwendungen Berechnung von Tragflügeln im Überschall Aerodynamik von Tragflügeln Nichtlineare Aerodynamik, Flügel kleiner Streckung, Deltaflügel Prinzip der Unabhängigkeit Pfeilungseffekte bei subsonischer, transsonischer und supersonischer Strömung Supersonische Flügelumströmung Interferenzeffekte Grundzüge der instationären Strömung Universität Stuttgart Institut für Aerodynamik und Gasdynamik

186 Spezialisierungsrichtung F Modul Optimale Tragwerksauslegung VL Tragwerksoptimierung J. Wagner (2 SWS, 1 Semester) 3 LP, SS Lehrziele: Inhalt: - Formulierung von Optimierungsproblemen in der Strukturmechanik - Kenntnis wichtiger analytischer und numerischer Lösungsverfahren - Strukturierung und Klassifizierung typischer Optimierungsprobleme - Geeignete mathematische Beschreibung der Optimierungsprobleme - Analytische Lösungsverfahren - Numerische Lösungsverfahren - Zusammenspiel zwischen Optimierungs- und Simulationsverfahren F F a Querträger vor und nach einer Gewichtsminimierung bei konstanter Tragfähigkeit Universität Stuttgart Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen

187 Werkstoffe und Fertigungsverfahren der Luft- und Raumfahrt Prof. Middendorf (3 LP, SS) Spezialisierungsrichtung F Werkstoffe Faserverbundwerkstoffe und Matrixsysteme Textiltechnologie Sandwichwerkstoffe (Schäume, Honigwaben, Faltkerne) Leichtmetalle Triebwerk-Werkstoffe, Multifunktionale Werkstoffe, Nano-Werkstoffe Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau IFB

188 Grundlagen der Windenergie Prof. Cheng (6LP, SS) Spezialisierungsrichtung F Elementares Verständnis der Auslegung und der Funktion von Windenergieanlagen Windbeschreibung, Ertragsberechnung Aufbau und Funktion (mechanisch & elektrisch) Aerodynamische Blatt-Auslegung Wirtschaftlichkeit Offshore-Windenergie Veranstaltungsteile Vorlesung Vortragsübung Windkanallabor Vermessung des Hochlaufs einer skalierten Windenergieanlage im Böenwindkanal des IAG, Durchführung und Auswertung in Kleingruppen Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau IFB

189 Entwurf von Windenergieanlagen Prof. Cheng (6LP, SS) Spezialisierungsrichtung F Entwurfsmethodik und Komponentenauslegung von Windenergieanlagen Anlagenkonzeption Blattentwurf & -struktur Offshore-Umgebung Strukturdynamik & Campbell-Diagramm Lebensdauer & Regelung Veranstaltungsteile Vorlesung Vortragsübung Simulationsseminar Blockseminar zu industrietypischen Simulationstools: Bladed und Simpack 1P 2P 3P 3P 4P 5P 6P Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau IFB

190 Windenergieprojekt Prof. Cheng (6LP, WS) Spezialisierungsrichtung F Ablauf Entwurfsseminar, bisherige Themen: Windenergieanlagenentwurf unter einfachsten Bedingungen (Malawi) Active Flow Control mittels Klappen Windenergie aus dem 3D Drucker Selbstständige Bearbeitung der Problemstellung im Team (ca ) Unterstützung & Präsentationen zum Entwurfsprozess durch Dozenten Erwartungen Anwendung der theoretischen Grundlagen in der Praxis (z.b. Rotorblattauslegung und bau, Windkanalversuch) Teamwork, Kreativität und Projektmanagement Universität Stuttgart Institut für Flugzeugbau IFB

191 Spezialisierungsrichtung H Raumfahrttechnik und Weltraumnutzung Stefanos Fasoulas (IRS) (Stand Februar 2014)

192 Spezialisierungsrichtung H Ausrichtung und Zielsetzung (Berufsbild Raumfahrtingenieur ): (Luft- und ) Raumfahrtingenieure sind da zu finden, wo... anspruchsvolle technische Problemstellungen vertiefte Kenntnisse physikalischer Phänomene erfordern Methoden aus der Luft- und Raumfahrttechnik gefragt sind: Modellierung, Simulation, Forschung und Entwicklung Management komplexer Systeme ähnliche Problemstellungen anzutreffen sind: Fahrzeugbau und Zulieferer Werkstoffentwicklung Antriebstechnik Verbrennungsprozesse Regelungstechnik Systemtechnik

193 Spezialisierungsrichtung H Ausrichtung und Zielsetzung (Lehre im Bereich Raumfahrt ): Arbeitsgebiet ist für Absolventen vielseitig und als Anwendungsfach exemplarisch zu verstehen Anwendung ist Zusammenführen des Wissens aus den Grundlagenfächern (Ingenieurwissenschaften, Physik, Chemie,...) Wichtige Anforderungen (Machbarkeit, Wirtschaftlichkeit, Umweltverträglichkeit usw.) als Entwurfsbeschränkung verstehen Abwägen unterschiedlicher und oft widersprüchlicher Anforderungen als typische Ingenieuraufgabe begreifen lernen Raumfahrt exemplarisch für Denken in Systemen Technologien mit hohem Spin-Off-Potential Zukunftsaufgaben und Handlungsbedarf Gebiet der Raumfahrtsysteme und anwendungen ist umfangreich, daher erfolgt Schwerpunktsetzung durch die am IRS und in der Fakultät vorhandenen Möglichkeiten und Erfahrungen, auch unter Einbindung externer Dozenten die Übereinstimmung mit Missionen / Vorhaben im Umfeld (DLR, ESA,...) Europaweit in der Breite einmaliges Lehrangebot an einer Universität

194 Spezialisierungsrichtung H Ausrichtung und Zielsetzung (Überblick Lehre Raumfahrt ): Grundlagen der Raumfahrt I + II (6 LP, B.Sc., Pflicht) Notwendiges Fundament, um allen nachfolgenden Lehrveranstaltungen zu folgen Raumfahrttechnik I (bislang 3 LP, M.Sc., Pflicht bzw. ab WS 14: 6 LP, M.Sc. Wahlpflicht) Überblick über viele relevante Teilgebiete Hilfestellung bei der Wahl bestimmter vertiefender Module, und für Kombination mit einer anderen Spezialisierungsrichtung Vertiefungsrichtung H Raumfahrttechnik und Weltraumnutzung (ca. 100 LP Angebot Wahlpflichtmodule, min. 18 LP (tbc) zu belegen) Raumfahrt aus Leidenschaft aktuelle Themen für alle Jährlich derzeit ca studentische Arbeiten

195 Spezialisierungsrichtung H Modul Titel MV (Dozenten) LP / SWS Beginn Astronautik Messerschmid (tbc) 6 LP Jedes Semester möglich Raumstationen Systeme und Nutzung (V) Messerschmid (tbc) 2 SWS WiSe Astronautics and Space Exploration (V) Messerschmid (tbc) 2 SWS SoSe Ausgewählte Praktika in der Raumfahrt Praktikum und Training zu Rendezvous und Docking an Raumstationen Praktikum zu Brennstoffzellen und Sensorik in der Raumfahrt Bahnmechanik für Raumfahrzeuge Fasoulas 3 LP SoSe N.N. N.N. 1 SWS 1 SWS Fasoulas 3 LP WiSe Bahnmechanik für Raumfahrzeuge (V) Fasoulas 2 SWS Chemische Raumfahrtantriebe I Schlechtriem 3 LP WiSe Chemische Raumfahrtantriebe I, Vorlesung Schlechtriem / Greuel 2 SWS Chemische Raumfahrtantriebe I: Übungen Schlechtriem / Greuel 1 SWS Chemische Raumfahrtantriebe II Schlechtriem 3 LP SoSe Chemische Raumfahrtantriebe II (ausgewählte Kapitel): Vorlesung Schlechtriem / Greuel 2 SWS

196 Spezialisierungsrichtung H Modul Titel MV (Dozenten) LP / SWS Beginn Elektrische Raumfahrtantriebe Herdrich 3 LP SoSe Elektrische und unkonventionelle Raumfahrtantriebe, Vorlesung Energiesysteme für die Raumfahrt Energiesysteme für die Raumfahrt, Vorlesung Energiesysteme für die Raumfahrt, Übungen Experimentelle Simulation des Wiedereintritts Messverfahren für hochenthalpe Strömungen, Vorlesung Messverfahren für hochenthalpe Strömungen, Praktikum Herdrich 3 SWS Fasoulas 3 LP SoSe Fasoulas Fasoulas 2 SWS 0,5 SWS Löhle 6 LP WiSe Löhle Löhle 2 SWS 1 SWS Labor Mini-PWK, Praktikum Löhle 1 SWS Vakuumpraktikum Löhle 1 SWS Ausnahmsweise auch im SoSe 14

197 Spezialisierungsrichtung H Modul Titel MV (Dozenten) LP / SWS Beginn Fernerkundung Sneeuw 6 LP SoSe Erderkundung, Vorlesung Sneeuw 2 SWS SoSe Optische Fernerkundung, Vorlesung, Sneeuw / Fritsch 2 SWS?? Kinetische Gastheorie v. Wolfersdorf 3 LP WiSe Kinetische Gastheorie, Vorlesung von Wolfersdorf / Fasoulas 2 SWS Kinetische Gastheorie, Seminar von Wolfersdorf / Fasoulas 0,5 SWS Kinetische Gastheorie, Tutorium (freiwillig) von Wolfersdorf / Fasoulas 0,5 SWS Kleinsatellitenentwurf Röser 6 LP SoSe Kleinsatellitenentwurf, Vorlesung Kleinsatellitenentwurf, Übungen Kleinsatellitenentwurf, Praktikum Koordinaten- und Zeitsysteme in der Geodäsie, Luft- und Raumfahrt Koordinaten- und Zeitsysteme in der Geodäsie, Luft- und Raumfahrt, Vorlesung Röser / Böhringer / Lengowski Röser / Böhringer / Lengowski Röser / Böhringer / Lengowski 2 SWS SoSe 1 SWS SoSe 2 SWS WiSe Sneeuw 3 LP SoSe Sneeuw 2 SWS

198 Spezialisierungsrichtung H Modul Titel MV (Dozenten) LP / SWS Beginn Mechanische Systeme Wagner 3 LP WiSe Mechanische Systeme, Vorlesung Wagner 2 SWS Modellierung von Wiedereintrittsströmungen Fasoulas 6 LP WiSe Kinetische Gastheorie, Vorlesung von Wolfersdorf / Fasoulas 2 SWS Kinetische Gastheorie, Seminar von Wolfersdorf / Fasoulas 0,5 SWS Aerothermodynamik, Vorlesung Herdrich / Fasoulas 2 SWS

199 Spezialisierungsrichtung H Modul Titel MV (Dozenten) LP / SWS Beginn Plasmatechnik Herdrich 9 LP Jedes Semester möglich Messverfahren für hochenthalpe Strömungen, Vorlesung Messverfahren für hochenthalpe Strömungen, Praktikum Plasmaströmungen für Raumfahrtanwendungen, Vorlesung Löhle 2 SWS WiSe Löhle 1 SWS WiSe Herdrich / Sleziona 2 SWS WiSe Plasmaverfahren für industr. Prozesse (V) Herdrich / Sleziona 2 SWS SoSe Raumfahrtinstrumente Srama 6 LP SoSe Satelliteninstrumente, Vorlesung Srama 2 SWS SoSe Satelliteninstrumente, Übung Srama 0,5 SWS SoSe Anwendungssatelliten, Vorlesung Liebig 2 SWS SoSe / WiSe(?) Raumfahrttechnik II Röser 9 LP Jedes Semester möglich Chemische Raumfahrtantriebe I, Vorlesung Schlechtriem /Greuel 2 SWS WiSe Chemische Raumfahrtantriebe I, Übungen Schlechtriem /Greuel 1 SWS WiSe Kleinsatellitenentwurf, Vorlesung Röser/Böhringer/Lengowski 2 SWS SoSe Kleinsatellitenentwurf, Übungen Röser/Böhringer/Lengowski 1 SWS SoSe Wiedereintrittstechnologie, Vorlesung Herdrich 2 SWS WiSe

200 Spezialisierungsrichtung H Modul Titel MV (Dozenten) LP / SWS Beginn Raumsonden Krabbe 6 LP Jedes Semester möglich Planetenmissionen, Vorlesung Krabbe 2 SWS SoSe Astronomiemissionen, Vorlesung Krabbe 2 SWS WiSe Satellitenbetrieb Röser 6 LP WiSe Satellitenkommunikation, Vorlesung Röser/Nöldeke/Eickhoff 2 SWS Onboard Computers, Onboard Software & Satellite Operations, Vorlesung Röser/Nöldeke/Eickhoff 2 SWS Praktikum zum Raumflugbetrieb Röser/Nöldeke/Eickhoff 1 SWS Satelliteninstrumente Srama 3 LP SoSe Satelliteninstrumente, Vorlesung Srama 2 SWS Satelliteninstrumente, Übung Srama 0,5 SWS Satellitennavigation Kleusberg 3 LP SoSe Satellitennavigation, Vorlesung Kleusberg 2 SWS Satellitenregelung Fichter 3 LP WiSe Satellitenregelung, Vorlesung Fichter 2 SWS

201 Spezialisierungsrichtung H Modul Titel MV (Dozenten) LP / SWS Beginn Systemsimulation in der Satellitenentwicklung Systemsimulation in der Satellitenentwicklung I, Vorlesung Systemsimulation in der Satellitenentwicklung II, Vorlesung Röser 6 LP SoSe Eickhoff / Röser 2 SWS SoSe Eickhoff / Röser 2 SWS WiSe Weltraumqualifikation Röser 3 LP Offen Weltraumqualifikation, Vorlesung Alternative: Space Radiation, Vorlesung Röser Röser / Nöldeke 2 SWS Offen SoSe oder Blockvorlesung Wiedereintrittstechnologie Herdrich 3 LP WiSe Wiedereintrittstechnologie, Vorlesung Herdrich 2 SWS

202 Astronautik Vortragender: Prof. Dr. Ernst Messerschmid (IRS) (tbc) + N.N. Bemannte Raumfahrt Systeme Mensch im Weltall Betrieb Nutzung Exploration => Beginn SoSe oder WiSe

203 Ausgewählte Praktika in der Raumfahrt Modulverantwortlicher: Prof. Dr. S. Fasoulas Vortragender: N.N. Anhand von zwei (aus X) Praktika raumfahrtspezifische Grundlagen anwenden und nach Vorgaben selbstständig darauf vorbereiten. Derzeit: Praktikum I: Rendezvous und Docking an Raumstationen Anhand des Sojus-Raumflugsimulators praktischen Betrieb und Bedienung eines Raumschiffes während verschiedener Flugmanöver kennen lernen. Praktikum II: Brennstoffzellen und Sensorik in der Raumfahrt Autodidaktisch verschiedene Experimente zum praktischen Umgang mit Brennstoffzellen und Festkörperelektrolyt-Sensoren vorbereiten und durchführen Angedacht: Praktikum III: Programmierung / Erweiterung Sojus-Raumflugsimulator Anhand des Sojus-Raumflugsimulators praktische Programmieraufgaben erlernen und anwenden => SoSe

204 Bahnmechanik für Raumfahrzeuge Vortragender: Prof. Dr.-Ing. Stefanos Fasoulas (IRS) Bewegungsgleichung Versch. Anwendungen (Keplergleichungen, Positionsvektoren Planeten, etc.) Bestimmung von Bahnelementen Bahnänderungen und Bahnstörungen Bahnmechanik in der Missionsauslegung Interplanetare Bahnen, Lissajous-Bahnen, etc. => WiSe

205 Chemische Raumfahrtantriebe I Vortragender: Prof. Dr.-Ing. Stefan Schlechtriem (IRS/DLR) Treibstoffarten und Umsetzung in der Brennkammer Treibstoffförderung und Turbopumpenaggregate Treibstoffeinspritzung und aufbereitung Verbrennungsinstabilitäten Kühlung und Wandmaterialien Düsenströmung Stufenantriebe für Trägersysteme Flüssigraketentriebwerkszyklen & Zündung Kleintriebwerke und Satellitenantriebe Oberstufen- und Transferantriebe Test und Qualifikation: Testanlagen / Prüfstände Exkursion nach Lampoldshausen => WiSe

206 Chemische Raumfahrtantriebe II ( Ausgewählte Kapitel) Vortragender: Prof. Dr.-Ing. Stefan Schlechtriem (IRS/DLR) Überblick über Flüssigraketenantriebe Europäische Raketenantriebssysteme Russische Trägersysteme Schubkammer: Materialien und Fertigung Turbopumpen Design Gel-Treibstoffe Fest- und Hybridantriebe Strukturmechanik in der Triebwerksauslegung Lebensdauerbestimmung bei Triebwerken => SoSe

207 Elektrische und unkonventionelle Raumfahrtantriebe Vortragender: PD Dr.-Ing. Georg Herdrich (IRS) Physikalische und systemische Grundlagen und Optimierung von Antriebsparametern Etablierte elektrische Antriebe - Thermische Lichtbogen Triebwerke, - Eigen- und Fremdfeld Magnetoplasmadynamische Triebwerke - Niedrigstschubtriebwerke (PPT, HET,... ) Fortschrittliche elektrische Antriebskonzepte - Induktive Stufen, Hybridtriebwerke Unkonventionelle und fortschrittliche Triebwerke - Weltraumsegel und -seile - Lasertriebwerke - Solarthermische und nuklearthermische Antriebe Praxisbeispiele und Ausblick auf zukünftige Entwicklungen => SoSe

208 Energiesysteme für die Raumfahrt Vortragender: Prof. Dr.-Ing. Stefanos Fasoulas (IRS) Energiequellen, -wandlung und speicherung Grundlagen der Kernspaltung und fusion Wandler und Generatoren Batterien und Akkumulatoren Solarzellen Brennstoff- und Elektrolysezellen Energy Harvesting => SoSe

209 Experimentelle Simulation des Wiedereintritts Vortragender: Dr. S. Löhle (IRS) Grundlagen der Messtechnik Mechanische Sonden Elektrostatische Sonden Berührungslose Verfahren Zugehörige Praktika: Labor an den Windkanälen Vakuumpraktikum WiSe Ausnahmsweise auch im SoSe 2014 measured emission [mw/(cm nm sr)] ,1 Si } } } CN } } 8 g/s Simulationspunkt 0.8 kpa VII + NO N 2 C-B N 2 B-X 0, wavelength [nm] SiC 1700 C Cu wassergekühlt } water-cooled Cu wassergekühlt N B-A 2 } N O N O N

210 Fernerkundung Vortragender: Prof. Dr.-Ing. Nico Sneeuw (GIS) Vorlesung Erderkundung (Geodetic Earth Observation) Geschichte der Geodäsie Messmethoden der Geodäsie sowie geodätische Raumverfahren Satellitenaltimetrie und Satellitengravimetrie Anwendungen der Geodäsie in Geophysik und Hydrologie Vorlesung Optische Fernerkundung (Optical Remote Sensing) Einführung in die optische Datenerfassung (Photogrammetrie) Kalibration von photographischen Sensoren, Landnutzungsklassifikation Einführung in Laser Scanning / Georeferenzierung von Punktwolken Kalibration von Laser Scannern Ausblick auf Veredelung von Punktwolken (Stadtmodelle, Vegetationsmodelle, Digitales Oberflächen- und Geländemodell) => Vorlesung findet SS 2014 (!) statt

211 Kinetische Gastheorie Vortragender: Prof. Dr.-Ing. J. von Wolfersdorf (ITLR), Prof. Dr.-Ing. S. Fasoulas (IRS) Aufgaben und Methoden der Kinetischen Gastheorie Verteilungsfunktion und makroskopische Zustandsgrößen Transporteigenschaften in mäßig und stark verdünnten Gasen Die Maxwellverteilung und ihre Eigenschaften Boltzmanngleichung, Ansätze zur Lösung insb. Chapman-Enskog, Ableitung Euler- und Navier-Stokes-Gleichungen Numerische Lösungsansätze insb. Direct Simulation Monte Carlo. maßstäbliche Darstellung von Helium (Atomdurchmesser und mittlere freie Weglänge bei ca bar) => WiSe

212 Kleinsatellitenentwurf Vortragender: Prof. Dr. Hans-Peter Röser/Michael Lengowski/ Felix Böhringer Kleinsatellitenentwurf Grundlagen, Strukturen Thermalkontrollsystem, Lageregelungssystem Architekturen und Leistungselektronik Übungen Orbitalanalysen, thermische und mechanische Analysen Praktikum / Projektarbeit Machbarkeitsuntersuchungen Ermittlung von Systembudgets Auslegung Nutzlast und Satellitenbusses => Vorlesung Kleinsatellitenentwurf findet im SoSe statt, Praktikum / Projektarbeit im WiSe.

213 Koordinaten- und Zeitsysteme in G und LRT Vortragender: Prof. Dr.-Ing. Nico Sneeuw Vorlesung Koordinaten- und Zeitsysteme in G & LRT Geodätische Koordinaten (kartesisch, sphärisch, ellipsoidisch) Einführung Kartenkoordinaten(systeme) Konventionelle Referenzsysteme und -rahmen Erdrotation, Präzession, Nutation, Polbewegung Tisserand-Prinzip, no net rotation, globale und regionale Netze Zeit und Zeitsysteme: Auf der Erdrotation gegründete Zeitsysteme Zeitsysteme der Himmelsmechanik Atomzeitsysteme => SoSe

214 Mechanische Systeme Vortragender: Prof. Dr.-Ing. Jörg Wagner Dämpfungsprobleme, -klassifizierung, - modellierung und -analyse Mathematische Formulierung experimenteller Verfahren Kreiselprobleme und nichtkonservative Kräfte Stabilität und Abgrenzung zu nichtlinearen Systemen Modellreduktion => WiSe

215 Modellierung von Wiedereintrittströmungen Vortragender: PD Dr.-Ing. Georg Herdrich (IRS) Kinetische Gastheorie (s. entsprechendes Modul) Verteilungsfunktion und makroskopische Zustandsgrößen Maxwellverteilung Boltzmanngleichung, Euler- und Navier-Stokes-Gleichung Direct Simulation Monte Carlo Aerothermodynamik => WiSe Wiedereintrittstrajektorie Gas- und Strömungsnatur, aerothermodynamische Phänomene und Effekte Erhaltungsgleichungen, Hochtemperatureffekte

216 Plasmatechnik Vortragender: PD Dr.-Ing. Georg Herdrich (IRS) Messverfahren für hochenthalpe Strömungen Plasmaströmungen für Raumfahrtanwendungen Grundlagen der Gasentladung, Plasmaeigenschaften Relaxationszeiten Erzeugung von Laborplasmen Plasmaverfahren für industrielle Prozesse Gleichstromplasmaquellen Zweiphasenströmungen Laserprozesse => Vorlesung Plasmaverfahren für industrielle Prozesse im SoSe

217 Raumfahrtinstrumente Vortragender: PD Dr. Ralf Srama, Prof. Dr. V. Liebig, Umfasst die Lehrveranstaltungen: Satelliteninstrumente Übung Satelliteninstrumente Anwendungssatelliten => SoSe

218 Raumfahrttechnik II Modulverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Stefanos Fasoulas (IRS) Bestehend aus den Modulen: Chemische Raumfahrtantriebe I Kleinsatellitenentwurf Wiedereintrittstechnologie Modul geht über 2 Semester

219 Raumsonden Vortragender: Prof. Dr. Alfred Krabbe 1. Interplanetare Missionen (Planetenmissionen) Raumsonden mit Zielen im Sonnensystem (Planeten deren Monde, Asteroiden etc.) z.b. Cassini (Saturn) BepiColombo (Merkur) 2. Astronomiemissionen Astronomische Beobachtungen vom Boden, aus der Luft und von Satelliten z.b. SOFIA, die fliegende Sternwarte Hubble Space Telescope Modul geht über 2 Semester Beginn jederzeit möglich

220 Satellitenbetrieb Vortragender: Prof. Dr. Hans-Peter Röser/Dr. Christoph Nöldeke/ Prof. Dr.-Ing. Jens Eickhoff (IRS) Satellitenkommunikation Systeme und Organisation des Kommunikationsgeschäftes Grundlagen Wellenform, Zugriffspläne, Linkbudgets Kommunikationsnutzlast Technologie des Bodensegments Software Defined Radio und Amateurfunk Onboard Computers, Onboard Software & Satellite Operations Technologie, Entwicklungsmethodik und Design Operations vom Boden Satellitenbedienung Praktikum zum Raumflugbetrieb => WiSe

221 Satelliteninstrumente Vortragender: PD Dr. Ralf Srama Strahlungsquellen Optische Spektrometer Nutzlast des Flying Laptop Infrarotsysteme Partikelinstrumente Staubinstrumente Magnetometer Sensoren des Stuttgarter Adler Beobachtungsplanung Kometenmissionen - Instrumente (Rosetta) Instrumente für die Raumstation Mars Rover Instrumente Supraleitung => SoSe

222 Satellitennavigation Vortragender: Prof. Alfred Kleusberg (INS) Globale Koordinatensysteme, Zeitsysteme Bahnbeschreibung für Navigationssatelliten, Ephemeriden Signalaufbau und Kodierungsmethoden Signalausbreitung und atmosphärische Refraktion Signalmessverfahren und Messrauschen Positionierungsalgorithmen, Positionierungsgenauigkeit Differentielle Korrekturverfahren zur Genauigkeitssteigerung => SoSe

223 Satellitenregelung Vortragender: W. Fichter, S. Winkler, E. Gottzein Systemtechnische Grundlagen: Missionsbeispiele, Entwurfsprozess usw. Satellitenmodell: Bahn- und Lagebewegung eines Starrkörper-Satelliten, weitere Modellkomponenten Verfahren zur Lagebestimmung und Drehratenbestimmung Spinstabilisierung: Modelle und Regelung 3-achsige Lagestabilisierung: linear und nichtlinear Bahnbestimmung mit GPS => WiSe

224 Systemsimulation in der Satellitenentwicklung Vortragender: Prof. Dr. Hans-Peter Röser (IRS) Prof. Dr.-Ing. Jens Eickhoff (IRS) Systemsimulation in der Satellitenentwicklung I Konzept simulationsgestützte Satellitenentwicklung Technik der Komponenten Simulation der Funktionalitäten und der Regelungstechnik Simulation der physikalischen Effekte der Weltraumumgebung Softwareentwicklungsstandards für Simulatoren Systemsimulation in der Satellitenentwicklung II Numerische Grundlagen und Besonderheiten Objektorientiertes Simulatordesign Systemengineering-Infrastruktur zur Satellitenentwicklung Wissensbasierte Verfahren der Systemsimulation => SoSe (beginnend) / WiSe

225 Weltraumqualifikation (?) Vortragender: Prof. Dr. Hans-Peter Röser (IRS) Dr. Christoph Nöldeke (IRS) Konzepte und Methoden der Weltraumqualifikation und verifikation Vorstellung und zum Teil eigene Durchführung von Funktionstests, Thermal-Vakuumtest, mechanischen Tests und EMV-Tests Verifikation durch Systemsimulation und Flatsat Vorlesung noch offen, Alternative: Space Radiation => Vorlesung Space Radiation findet Im SoSe statt ggf. Blockvorlesung