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Studentenprojekte (WS 2013/14)

Als Leistungsnachweis wird in diesem Modul ein kleines Projekt bearbeitet und bewertet (alternative Prüfungsform).

  • Die Projekte werden zum Ende des Semesters im neuen Jahr bearbeitet.
  • Das Thema kann eines aus der nachfolgenden Liste oder auch ein eigenes (zur Vorlesung passendes) Thema sein.
  • Jeder Student wählt/sucht sich ein Thema und teilt uns dieses zu Beginn seiner Bearbeitungszeit mit.
  • Ein Thema kann unabhängig voneinander auch von mehreren Studenten oder Teams bearbeitet werden.
  • Ein Projekt kann allein oder in einer Gruppe mit zwei (in Ausnahmen drei) Studenten bearbeitet werden.
  • Jedes Projekt sollte aus den folgenden drei Teilen bestehen:
    • (i) kleines Experiment und dazu passend:
    • (ii) numerische Analyse sowie 
    • (iii) analytische Abschätzungen.
  • Jeder Student hält über sein Projekt (oder seinen Projektanteil, falls Gruppenarbeit) einen Vortrag von 10 Minuten Dauer.
  • Die Vorträge werden voraussichtlich (*) in der letzten Semesterwoche gehalten.
  • *) Genaueres wird im Terminplan so bald wie möglich bekannt gegeben.
  • Bei der Beurteilung achten wir auf die inhaltliche Qualität der Projektteile (Numerisches Modell, Experiment, analytische Abschätzung), auf eine kritische Diskussion der eigenen Methoden und Ergebnisse, eine knappe aber sinnvolle Einleitung sowie auf die Form der Präsentation.
  • Nach der Präsentation folgt eine Diskussion, bei der auch Fragen über das vorgestellte Projekt hinaus zum gesamten Inhalten der Vorlesung möglich sind.

Liste möglicher Projektthemen (WS 2013/14)

 

1. Steifigkeit und Festigkeit einer Kickerstange (FEM)

Festigkeitsanalysen einer Tischkicker-Führungsstange für den Lastfall des unter dem Fuß eingeklemmten Balls.  Ein Kickertisch zum Vermessen und Erproben ist im UZWR vorhanden.  Ziel: Berechnung von Verformungen und Spannungen.

  • Software: Ansys Workbench (Module: Design Modeler, Static Structural)
  • Mathematisch: Randwertproblem
  • Zusammenarbeit mit Fa. Lettner, Erbach

2. Steifigkeit einer Kickertisch-Spielplatte (FEM)

Festigkeitsanalysen einer Tischkicker-Spielfeldplatte für den Lastfall des unter dem Fuß eingeklemmten Balls, der vertikal auf die Platte gedrückt wird.  Ein Kickertisch zum Vermessen und Erproben ist im UZWR vorhanden.  Ziel: Berechnung der vertikalen Durchbiegung der Platte.

  • Software: Ansys Workbench (Module: Design Modeler, Static Structural)
  • Mathematisch: Randwertproblem
  • Zusammenarbeit mit Fa. Lettner, Erbach

3. Dynamik eines Kickerschusses (MKS)

Mehr-Körper-Simulation MKS (Annahme starrer Körper) des Schusses eines Balls mit einer Kickerfigur.  Dabei soll der Schuss durch ein kontrolliertes Experiment (z.B. Gewicht wickelt sich von einer Antriebsscheibe ab) ausgelöst werden.  Die CAD-Geometrie einer Figur ist vorhanden. Kickerbälle und ein Kickertisch zum Experimentieren und Vermessen auch.  Ziel:  Vergleich zwischen simulierter und gemessener Ballgeschwindigkeit.

  • Software: MSC.ADAMS (inkl. Kontakt zwischen Oberflächen)
  • Mathematisch: Numerische Integration eines Anfangswertproblems mit Kontakt
  • Zusammenarbeit mit Fa. Lettner, Erbach

4. Festigkeit und/oder Schwingungsverhalten eines Snowboards (FEM)

Simulation des statischen und/oder dynamischen Verhaltens eines Snowboards.  Dabei soll der komplexe innere Aufbau (verschiedene Lagen mit anisotropen Eigenschaften) berücksichtigt werden.  Ein Snowboard zum aufschneiden und experimentieren ist vorhanden.

  • Software: Ansys Workbench (Module: Design Modeler, Static Structural, Modal)
  • Mathematisch: Randwertproblem und/oder Eigenwertproblem

5.  Dynamik des Looping Louie (MKS)

 

Dynamik des Kinder-(besser: Studenten-)Spiels "Looping Louie" mit Mehr-Körper-Simulation (MKS) modellieren und simulieren.

Ziel:  Vergleich zwischen simulierten und sichtbaren Bewegungsmustern.

  • Software: MSC.ADAMS
  • Mathematische: Numerische Integration eines Anfangswertproblems ggf. mit Kontakt

6. Butterbrot-Dynamik (MKS)

Mehr-Körper-Simulation des freien Falls eines Butterbrotes (evtl. mit Nutella) das über eine Tischkante geschoben wird.  Ziel: Vergleich zwischen simulierten und gemessenen Bewegungen.  Fällt das Brot öfter auf die Butterseite?  Wovon hängt das ab (Parametervariationen)?

  • Software: MSC.ADAMS (inkl. Kontakt zwischen Oberflächen)
  • Mathematisch: Numerische Integration eines Anfangswertproblems mit Kontakt

7. Wie kann man ein Xylophon stimmen? (FEM, Modal)

Berechnung der Eigenschwingungen eines Xylophon-Plättchens.  Änderungen an der Geometrie so einbauen, dass die gewünschten Eigenfrequenzen davon abhängen und dass man in der Fabrik auf diese Weise das Plättchen bequem stimmen kann.

  • Software: Ansys Workbench (Module: Design Modeler, Static Structural, Modal)
  • Mathematisch: Randwertproblem und/oder Eigenwertproblem

8. Prellen eines Flummies (FEM, explizit)

Experiment und Simulation des freien Falls und des Prellens (wiederholtes Aufprallen) eines Vollgummiballs auf eine ebenen Platte.  Betrachtung der Energiebilanz über der Zeit.  Calibrierung der Dämpfungs- und Reibungsparameter, sodass die Simulation gut zum Experiment passt.

  • Software: Abaqus Explicit
  • Mathematisch: Anfangswertproblem

9. Strömungssimulation mit Partikeltransport (FVM)

Die Bewegung von kleinen Partikeln in einer Strömung soll mit zwei unterschiedlichen Programmen simuliert werden.  Dabei könnte z.B. folgendes Experiment modelliert werden:  Mit einem Fön wird eine Strömung in einem dicken Papprohr oder schlicht vor einer Wand erzeugt, in diese Luftströmung werden mit einer Farbsprühdose feine Partikel z.B. senkrecht zur Luftströmung eingesprüht.  Der Auftreffort der Partikel an der Wand kann beobachtet und mit den Simulationen verglichen werden.  Für die Ansys-Module CFX und Fluent sollen vergleichend folgende Fragen beantwortet werden können:

  • Kann man das Experiment halbwegs simulieren?
  • Nach welchen Partikeleigenschaften fragen die Programme?
  • Was für Effekte (grobe Einteilung) kann man modellieren?
  • Welche Wechselwirkungen kann man (grob) zwischen den Partikeln und dem Fluid modellieren.
  • Welche Wechselwirkungen kann man (grob) zwischen Partikel und Partikel modellieren.
  • Falls sich eine Abhängigkeit des Auftreffortes von der Partikelgröße ergibt:  Kann dieser Effekt simuliert und dargestellt werden?
  • Software: Ansys Workbench (Module: Design Modeler, Mechanical, CFX, Fluent)
  • Mathematisch: Randwertproblem (Navier-Stokes)

 

Natürlich sind auch eigene Themen möglich, wenn sie eine ausreichend hohe Verwandschaft zu den vorgestellten Themen bzw. zu den Themen von Vorlesung und Übung aufweisen.  Bitte fragt uns dann aber vorher.

 

Wir wünschen Euch viel Spaß und Erfolg

Ulli und Frank