Modellierung und Simulation in der Mechanik (MSM)

Statik + Dynamik

Diese Vorlesung war ursprünglich zweisemestrig.  Es gab im WiSe MMSM-1 (Statik) und im SoSe MMSM-2 (Dynamik).  Nun werden Statik und Dynamik zusammen in einer Vorlesung im WiSe behandelt.  Im SoSe dagegen wird nun die Vorlesung "Computational Biomechanics" ebenfalls für Masterstudenten (vorwiegend für den Studiengang CSE) angeboten. Bei Bedarf in Englisch.

Alle Studierende, die im Sommersemester "Computational Biomechanics" hören wollen und noch keine Vorkenntnisse in "Technischer Mechanik" haben, können und sollten diese notwendigen Vorkenntnisse hier in der Vorlesung MSM erwerben.

Umfang:

Semesterwochenstunden: 2 Vorlesungen / 2 Computerübungen

Dozenten:

Dr.-Ing. Ulrich Simon, Martin Pietsch, Lucas Engelhardt, Matthias Kost

Termine im WS 2017/2018:

Vorlesung (2 SWS) (MATH4024.010)
Termin:Montags, 16:15 - 17:45 (wie im LSF)
Ort:HH 22 / E.03 (wie im LSF)
Beginn:1. Sem.-Woche

Computer-Übung (2 SWS) (MATH4024.020)
Termin:Freitags, 14:15
Ort:MAC-Pool, HH 18 / U.41
Beginn:2. Sem.-Woche

Projekt-Präsentationen
Termin:letzter Übungstermin im Sem.
Ort:MAC-Pool, HH 18 / U.41

Projekt-Berichte
Termin:3 Wochen nach Präsentationen
Wohin:--> per E-Mail an alle Dozenten
und alle Verfasser im CC

 

 

Geplanter Ablauf WS 2017/18

  VORL.     ÜBUNG  
SW Datum Thema   Datum Thema
01 16.10 Einführung   --- - entfällt -
02 23.10 Kraft, Moment, FG   28.10 Freischneiden, Stat. GG
03 30.10 Stat. Gleichgewicht   04.11 Einf. Ansys, Kragbalken
04 07.11 Spannung, Dehnung   11.11 Netz-Konvergenz
05 14.11 Werkstoffe   18.11 Anisotropie, L-Körper
06 21.11 Prinzip Virt. Arbeit   25.11 Plastizität, Kragbalken
07 28.11 Einführung FEM   02.12 Kontakt, Teil 1
08 05.12 Kinematik   09.12 Kontakt, Teil 2
09 12.12 Prinzip D'Alembert   16.12 Spannungsoptik
10 19.12 Schw. 1 FG, Einf. Bsp   23.12

tba

11 09.01 Erzw. Schw.   13.01 MKS, Einf. in ADAMS
12 16.01 Schwing. mit n FG   20.01 Zwei-Massen-Schw.
13 23.01 Kontinuumsschwing.1   27.01 Modalanalyse
14 30.01 Kontinuumsschwing.2   03.02 Dynamisch-Explizite FE
15 06.02 Selbsterregte Schw.   10.02 tba
16 13.02 tba   17.02 Projekt-Präsentationen
--- --- ---   12.03 24:00, Abgabe der Berichte (Email an Dozent u. alle Teilnehmer im CC)

Wiederholung:

Jeweils im Wintersemester

Studiengang:

Master Mathematik, Studenten anderer Fachrichtungen sind sehr herzlich willkommen (wir hatten schon Physiker, Informatiker, Biomechaniker, Chemiker, Ingenieure, ...) und auch wissenschaftl. Mitarbeiter.

Inhalt:

In dieser anwendungsorientierten Vorlesung steht das Lösen von gegebenen Differentialgleichungen im Hintergrund! Stattdessen soll gezeigt werden, wie man "vernünftige" Annahmen und Vereinfachungen trifft, um daraus "passende" Differentialgleichungen zu gewinnen. Dabei stehen struktur-mechanische, Probleme aus Statik und Dynamik im Vordergrund.  Die Vorlesung behandelt den gesamten Vorgang von Modellbildung über Simulation bis hin zu Verifizierung, Validierung und Auswertung.  In Computerübungen wird die Verwendung von Standardwerkzeugen sowie kommerzieller Simulationssoftware erprobt.  Besondere Vorkenntnisse sind nicht erforderlich.  Eine Reihe von Beispielen, Querverweisen und Übungen haben einen Bezug zur Biomechanik.

Themengebiete/Methoden:

  • Grundlagen der Technischen Mechanik (Statik, Elastostatik, Dynamik)
  • Statisches und dynamisches Gleichgewicht
  • Mechanische Prinzipe: Prinzip der virtuellen Verschiebungen (PVV), D'Alembertsches Prinzip, Lagrangesche Gleichungen 2. Art 
  • Finite-Elemente-Methode (FEM)
  • Dynamik von Mehrkörpersystemen (MKS)
  • Freie und erzwungene Schwingungen diskreter und kontinuierlicher Systeme
  • Nichtlineare und selbsterregte Schwingungen
  • Behandlung von Kontaktproblemen
  • Knochenumbau-Algorithmen zur Optimierung technischer und biologischer Strukturen

Software:

  • Matlab, Matlab/Simulink
  • FEM: Ansys-Workbench, Ansys-APDL, Comsol
  • MKS: MSC.Adams

Alternative Prüfungsform:

In der zweiten Hälfte des Semesters wird statt einer mündlichen oder schriftlichen Prüfung ein kleines angewandtes Projekts bearbeitet und so der Leistungsnachweis erbracht. Das Projekt soll in einem kleinen Bericht dargestellt und durch eine Präsentation dem Kurs vorgestellt werden (siehe Unterseite).

Skript:

Es gibt zwei Skripte, Statik und Dynamik, die auf der Unterseite "Downloads zur Vorlesung" zu finden sind. Die Skripte sind NICHT verbindlich bzgl. der Vorlesungsinhalte, sondern nur die Vorlesung selbst.

Modulbeschreibung:

Modulbeschreibungen zu den Vorgänger-Vorlesungen sind hier verfügbar:  Modulbeschreibung (vorläufig).

Kontakt

Dr.-Ing. Ulrich Simon
Geschäftsführer des UZWR
Helmholtzstraße 20
Raum 1.43 (Zugang über 1.40)
89081 Ulm

Telefon +49 (0)731 50-31700
Telefax +49 (0)731 50-31709
E-Mail

Computerübung
Computerübung

Wiederholung:

Jeweils im Wintersemester

Studiengang:

Master Mathematik, Studenten anderer Fachrichtungen sind sehr herzlich willkommen (wir hatten schon Physiker, Informatiker, Biomechaniker, Chemiker, Ingenieure, ...) und auch wissenschaftl. Mitarbeiter.

Inhalt:

In dieser anwendungsorientierten Vorlesung steht das Lösen von gegebenen Differentialgleichungen im Hintergrund! Stattdessen soll gezeigt werden, wie man "vernünftige" Annahmen und Vereinfachungen trifft, um daraus "passende" Differentialgleichungen zu gewinnen. Dabei stehen struktur-mechanische, Probleme aus Statik und Dynamik im Vordergrund.  Die Vorlesung behandelt den gesamten Vorgang von Modellbildung über Simulation bis hin zu Verifizierung, Validierung und Auswertung.  In Computerübungen wird die Verwendung von Standardwerkzeugen sowie kommerzieller Simulationssoftware erprobt.  Besondere Vorkenntnisse sind nicht erforderlich.  Eine Reihe von Beispielen, Querverweisen und Übungen haben einen Bezug zur Biomechanik.

Themengebiete/Methoden:

  • Grundlagen der Technischen Mechanik (Statik, Elastostatik, Dynamik)
  • Statisches und dynamisches Gleichgewicht
  • Mechanische Prinzipe: Prinzip der virtuellen Verschiebungen (PVV), D'Alembertsches Prinzip, Lagrangesche Gleichungen 2. Art 
  • Finite-Elemente-Methode (FEM)
  • Dynamik von Mehrkörpersystemen (MKS)
  • Freie und erzwungene Schwingungen diskreter und kontinuierlicher Systeme
  • Nichtlineare und selbsterregte Schwingungen
  • Behandlung von Kontaktproblemen
  • Knochenumbau-Algorithmen zur Optimierung technischer und biologischer Strukturen

Software:

  • Matlab, Matlab/Simulink
  • FEM: Ansys-Workbench, Ansys-APDL, Comsol
  • MKS: MSC.Adams

Alternative Prüfungsform:

In der zweiten Hälfte des Semesters wird statt einer mündlichen oder schriftlichen Prüfung ein kleines angewandtes Projekts bearbeitet und so der Leistungsnachweis erbracht. Das Projekt soll in einem kleinen Bericht dargestellt und durch eine Präsentation dem Kurs vorgestellt werden (siehe Unterseite).

Skript:

Es gibt zwei Skripte, Statik und Dynamik, die auf der Unterseite "Downloads zur Vorlesung" zu finden sind. Die Skripte sind NICHT verbindlich bzgl. der Vorlesungsinhalte, sondern nur die Vorlesung selbst.

Modulbeschreibung:

Modulbeschreibungen zu den Vorgänger-Vorlesungen sind hier verfügbar:  Modulbeschreibung (vorläufig).