Simulation von Leichtbaustrukturen (ILV)

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LehrveranstaltungsleiterIn:

Dipl.-Ing. (FH)

 Ziad Khalil
LV-NummerMBLB-2.10
LV-KürzelSLWS
Studienplan2016
Studiengangssemester 2. Semester
LehrveranstaltungsmodusPräsenzveranstaltung
Semesterwochenstunden / SWS2,0
ECTS Credits3,0
Unterrichtssprache Deutsch

Die Studierenden sollen mechanische Stabilitätsprobleme für Leichtbaustrukturen mit Hilfe der FEM verstehen lernen.

Die Studierenden erlernen und verstehen mechanische Stabilitätsprobleme für Leichtbaustrukturen mit Hilfe der Finite Elemente Methode FEM. In diesem Seminar werden aktuell verfügbare FEM-Programme vorgestellt und das selbstständige arbeiten mit ANSYS Workbench und Inspire by Solid Thinking gelehrt. Im Fokus stehen Leichtbaustrukturen basierend auf Leichtmetallen und Composite Werkstoffen. Innerhalb der Vorlesung und Tutorials werden die Methoden zur Simulation dickwandiger und dünnwandiger Leichtbaustrukturen gelehrt und erarbeitet. Die Lehrveranstaltung befähigt Sie: - die Struktur und den aufbau eines FEM-Gleichungssystems, verschiedene Elementtypen, Integrationsverfahren sowie ausgewählte Spezialthemen im Bereich Composites zu kennen. - Verständnis zur reduzierten- und vollen Integration - Eine eigene Analyse aufzubauen und diese zu interpretieren. -Die Methode der Finten Elemente zu verstehen und anzuwenden. Eine wissenschaftliche Basis für die Analyse und die Auslegung von -Faserverbundbauteilen zu erhalten.

MBLB-MuM1 - Mathematik und Mechanik 1, MBLB-LBM1 - Leichtbau-
Materialien 1, MBLB-LBK - Leichtbau-Konstruktion, MBLB-MuM2 -
Mathematik und Mechanik 2, MBLB-LBM2 - Leichtbau-Materialien 2

Fähigkeiten zur technischen Konstruktion CAD, Grundlagen der Werkstoffprüfung, Werkstoffkunde, Technische Mechanik "Statik & Dynamik".

- Finite-Elemente-Berechnung dünnwandiger Strukturen
- Schwingungs- und Stabilitätsanalyse dünnwandiger Strukturen
- Einführung in Crashsysteme
- Einführung in die Strukturoptimierung
- Anwendungsbeispiele und praktische Übungen

- Grundlagen der FEM Finite Elemente Methode - Einführung in die numerische Simulation - Anwendung der Impliziten- und Expliziten Simulation - Aufbau und Ablauf einer FEM-Simulation - Element-Typen (Balken, Shell-, Solid, Solid-Shell-Elemente) - Modellerstellung mit dem ANSYS Design Modeller - Verständins und Anwendung von Kontaktformulierungen (Lager, Reibungsfrei-Reibungsbehaftet, Verbund, Körperinteraktion, Selbstkontakte etc.) - Konvergenzstudien (Manuell & Automatic) - Aufbau einer Crash-Simulation - Modellierung dünner Strukturen (Bleche & Composites) - Definition von Composites (Faserverbund-Kunststoffe, Laminat, Layer, Drapierung, Ply) mit ANSYS ACP-Pre - Modellaufbau & optimierte Simulation von Profil-Strukturen - Chancen, Methoden und Anwendung der Shape- und Topologieoptimierun - Definition von Versagen und Schädigung - Lösungseinstellungen für die ANSYS Simulation - Erstellen von Diagrammen "Result Tracking" - Interpretation der Berechnungsergebnisse "Plausibilität"

M.A. Crisfield: Non-linear Finite Element Analysis of Solids and
Structures
T. Belytschko, W.K. Liu, B. Moran: Nonlinear Finite Elements for
Continua and Structures
A. Schumacher: Optimierung mechanischer Strukturen: Grundlagen
und industrielle Anwendungen
Computational Material Science

1. Christoph Gebhardt, Praxisbuch FEM mit ANSYS Workbench, Hanser Verlag 2. Huei-Huang Lee, Finite Elemente Solutions with ANSYS Workbench, Theroy, Applications, Case Studies, von SDC Publication 3. Markus Stommel, Marcus Stojek, Wolfgang Korte, FEM Berechnung von Kunststoff- und Elastomerbauteilen, Hanser Verlag 4. Xiaolin Chen, Yijun Liu, Finite Elemente Modeling ans Simulation with ANSYS Workbench, CRC Press - Taylor & Francis Group 5. Georg Mendes, Edmund Haberstroh, Walter Michaeli, Ernst Schmachtenberg, Menges Wrkstoffkunde Kunststoffe, Hanser Verlag 6. Bernd Klein, Leichtbau-Konstruktion, Berechnungsgrundlagen und Gestaltung, Springer Verlag 7. Werkstoffkunde, Bargel-Schulze, VDI verlag 8. Michael F. Ashby, David R.H. Jones, Werkstoffkunde 2, Metalle, Keramiken und Gläser, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe, ELSEVIER Spektrum Akademischer Verlag 9. Hans Peter Degischer, Sigrid Lüftl, Leichtbau - Prinzipien, Werkstoffauswahl und Fertigungsverfahren, Wiley-VCH Verlag

Vorlesung und praktische Übungen "Tutorials" mit ANSYS Workbench. Anwendung der ANSYS Module "Workbench Statische Mechanische Analyse, Eyplicit Dynamic, ANSYS ACP (Pre und Post), Workbench Design Modeller, Technische Daten - Werkstoffdatenbank" Selbstständiges arbeiten mit ANSYS Workbench und INSIPRE. Diskussion von Fallbeispielen in Gruppenarbeit. Aktive Mitarbeit bei Simulations-Beispielen und Durchführung von Variantenstudien.

LV-abschließende Prüfung

Erstellen einer Seminararbeit. Präsentation der Seminararbeit und schriftliche Dokumentation innherhalb eines aussagefähigen- wissenschaftlichen Berichtes.