Schwerpunkt 49: Zuverlässigkeit im Maschinenbau ... · von entsprechenden, numerischen...

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0 10.07.2015 IAM-CMS Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau Prof. Dr. Peter Gumbsch Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau Prof. Dr. Peter Gumbsch KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu Schwerpunkt 49: Zuverlässigkeit im Maschinenbau Koordinator: Prof. Dr. Peter Gumbsch, IAM-CMS INSTITUT FÜR ANGEWANDTE MATERIALIEN -- IAM-CMS 1 10.07.2015 IAM-CMS Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau Prof. Dr. Peter Gumbsch SP49 Zuverlässigkeit im Maschinenbau Für wen ist der Schwerpunkt 49 genau das Richtige? Freude am und Erfolg im Schwerpunkt 49 sind nicht unwahrscheinlich, wenn ... bei eher klassischer Ausrichtung ein ausgeprägtes Interesse am und gute Vorkenntnisse im Bereich der Werkstoffkunde bestehen TM und HM während des Bachelor-Studiums nicht zu schlaflosen Nächten geführt haben bei eher rechnergestützter Ausrichtung zusätzlich ein ausgeprägtes Interesse an TM und HM besteht Spaß am Programmieren vorhanden ist

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0 10.07.2015

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Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau

Prof. Dr. Peter Gumbsch

Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im MaschinenbauProf. Dr. Peter Gumbsch

KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg undnationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu

Schwerpunkt 49: Zuverlässigkeit im Maschinenbau

Koordinator: Prof. Dr. Peter Gumbsch, IAM-CMS

INSTITUT FÜR ANGEWANDTE MATERIALIEN -- IAM-CMS

1 10.07.2015

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Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau

Prof. Dr. Peter Gumbsch

SP49 Zuverlässigkeit im MaschinenbauFür wen ist der Schwerpunkt 49 genau das Richtige?

Freude am und Erfolg im Schwerpunkt 49 sind nicht unwahrscheinlich, wenn ...

bei eher klassischer Ausrichtung

ein ausgeprägtes Interesse am und gute Vorkenntnisse

im Bereich der Werkstoffkunde bestehen

TM und HM während des Bachelor-Studiums

nicht zu schlaflosen Nächten geführt haben

bei eher rechnergestützter Ausrichtung

zusätzlich ein ausgeprägtes Interesse an TM und HM besteht

Spaß am Programmieren vorhanden ist

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Mehrstufen-Nachweiskonzept der Crashsicherheit des ICE3

SP49 Zuverlässigkeit im MaschinenbauBeispiel aus der Praxis

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Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau

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SP49 Zuverlässigkeit im MaschinenbauBeispiel aus der Praxis

Lebensdauervorhersage von ferritisch-austenitischen Rohrmischschweißverbindungen für moderne Kohlekraftwerke

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SP49 Zuverlässigkeit im MaschinenbauKernfächer

Kat. V.-Nr. Vorlesung Dozent/in SWS Sem. LP Institut

K 2181715Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Ermüdung und Kriechen (Kernfach)

O. Kraft, P. Gumbsch, P. Gruber

2 W 4IAM-WBM

IAM-CMS

K 2181711Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Verformung und Bruch (Kernfach)

P. Gumbsch, O. Kraft, D. Weygand

2 W 4IAM-CMS

IAM-WBM

E 2181740 Atomistic Simulations and Molecular Dynamics L. Pastewka, P. Gumbsch 2 S 4 IAM-CMS

E 2183702 Mikrostruktursimulation B. Nestler 2 W 4 IAM-CMS

E 2183703 Modellierung und Simulation B. Nestler 2 W/S 4 IAM-CMS

E 2182740 Werkstoffmodellierung: versetzungsbasierte Plastizität D. Weygand 2 S 4 IAM-CMS

E 2182732 Einführung in die Materialtheorie M. Kamlah 2 S 4 IAM-WBM

E 2183716 FEM Workshop -- Stoffgesetze K. Schulz, D. Weygand 2 W/S 4 IAM-CMS

E 2181738 Wissenschaftliches Programmieren für Ingenieure D. Weygand, P. Gumbsch 2 W 4 IAM-CMS

E 2182735 Anwendung höherer Programmiersprachen im Maschinenbau D. Weygand 2 S 4 IAM-CMS

E 2161252 Höhere Technische Festigkeitslehre T. Böhlke 2 W 4 ITM

E 2161254 Mathematische Methoden der Festigkeitslehre T. Böhlke 2 W 4 ITM

E 2162280 Mathematische Methoden der Strukturmechanik T. Böhlke 2 S 4 ITM

E 2181720 Grundlagen der nichtlinearen Kontinuumsmechanik M. Kamlah 2 W 4 IAM-WBM

E 2162282 Einführung in die Finite-Elemente-Methode T. Böhlke 2 S 4 ITM

E 2182731 Finite-Elemente Workshop C. Mattheck, D. Weygand 2 S 4IAM-WBM IAM-CMS

Empfohlenes Wahlpflichtfach: 2174576 Systematische Werkstoffauswahl, S. Dietrich(IAM-WK)

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• Kriechen

• Einführung

• Hochtemperaturplastizität

• Kriechmechanismen

• Phänomenologische Beschreibung

• Legierungseinflüsse

KernfachVersagensverhalten von KonstruktionswerkstoffenErmüdung und Kriechen (Kraft / Gumbsch / Gruber, IAM)

Konstruktionswerkstoffe sind vielseitigen Belastungen

ausgesetzt, die zu verschiedenen Ursachen und

Erscheinungsformen des Versagens von Bauteilen führen.

Inhalt

• Ermüdung,

Ermüdungsmechanismen

• Einführung

• Statistische Aspekte

• Lebensdauer

• Stadien der Ermüdung

• Materialwahl

• Thermomechanische Belastung

• Kerben und Kerbformoptimierung

• Fallbeispiel: ICE-Unglück

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Konstruktionswerkstoffe sind vielseitigen Belastungen

ausgesetzt, die zu verschiedenen Ursachen und

Erscheinungsformen des Versagens von Bauteilen führen.

Inhalt

• Einführung

• Grundlagen der Elastizitätstheorie

• Klassifizierung von Spannungen

• Versagen durch plastische Verformung

• Zugversuch, Versetzungen, Verfestigungsmechanismen,

Dimensionierungsrichtlinien

• Verbundwerkstoffe

• Bruchmechanik

• Bruchhypothesen, linear elastische Bruchmechanik,

Risswiderstand, Experimentelle Bestimmung der

Risszähigkeit, Fehlerfeststellung, Risswachstum,

Anwendungen der Bruchmechanik, Atomistik des Bruchs

KernfachVersagensverhalten von KonstruktionswerkstoffenVerformung und Bruch (Gumbsch / Kraft / Weygand, IAM)

Spröd-Duktil-Übergang

CrashExperiment

und Simulation

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SP49 Zuverlässigkeit im Maschinenbau -- Ergänzungsfächereher rechnergestützte Ausrichtung “Werkstoffkunde”

Kat. V.-Nr. Vorlesung Dozent/in SWS Sem. LP Institut

K 2181715Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Ermüdung und Kriechen (Kernfach)

O. Kraft, P. Gumbsch, P. Gruber

2 W 4IAM-WBM

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K 2181711Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Verformung und Bruch (Kernfach)

P. Gumbsch, O. Kraft, D. Weygand

2 W 4IAM-CMS

IAM-WBM

E 2181740 Atomistic Simulations and Molecular Dynamics L. Pastewka, P. Gumbsch 2 S 4 IAM-CMS

E 2183702 Mikrostruktursimulation B. Nestler 2 W 4 IAM-CMS

E 2183703 Modellierung und Simulation B. Nestler 2 W/S 4 IAM-CMS

E 2182740 Werkstoffmodellierung: versetzungsbasierte Plastizität D. Weygand 2 S 4 IAM-CMS

E 2182732 Einführung in die Materialtheorie M. Kamlah 2 S 4 IAM-WBM

E 2183716 FEM Workshop -- Stoffgesetze K. Schulz, D. Weygand 2 W/S 4 IAM-CMS

E 2181738 Wissenschaftliches Programmieren für Ingenieure D. Weygand, P. Gumbsch 2 W 4 IAM-CMS

E 2182735 Anwendung höherer Programmiersprachen im Maschinenbau D. Weygand 2 S 4 IAM-CMS

E 2182572 Schadenskunde C. Greiner, J. Schneider 2 W 4 IAM-CMS

E 2161252 Höhere Technische Festigkeitslehre T. Böhlke 2 W 4 ITM

E 2161254 Mathematische Methoden der Festigkeitslehre T. Böhlke 2 W 4 ITM

E 2162280 Mathematische Methoden der Strukturmechanik T. Böhlke 2 S 4 ITM

E 2181720 Grundlagen der nichtlinearen Kontinuumsmechanik M. Kamlah 2 W 4 IAM-WBM

E 2162282 Einführung in die Finite-Elemente-Methode T. Böhlke 2 S 4 ITM

E 2182731 Finite-Elemente Workshop C. Mattheck, D. Weygand 2 S 4IAM-WBM IAM-CMS

8 10.07.2015

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Aim

introduction to the physical foundation of particle based simulation methods focussing on molecular dynamics

Content• physics of materials

• MD basics, atom-billard• particle, position, energy, forces,

pair potentials• initial and boundary conditions• time integration

• algorithms

• statics, dynamics, thermodynamics

• MD output

• interaction between particles• pair potential – multi body potentials• principles of quantum mechanics• tight binding methods• dissipative particle dynamics

• application of particle based methods

deformation mechanisms

of nano-crystalline materials

ErgänzungsfachAtomistic Simulations and Molecular Dynamics (Pastewka / Gumbsch, IAM-CMS)

9 10.07.2015

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ErgänzungsfachMikrostruktursimulation(Nestler, IAM-CMS)

Inhalte

Grundlagen - Thermodynamik und Konstruktion von Phasendiagrammen

Grundlagen - Phasenumwandlungsprozessen (flüssig-fest und fest-fest)

Beobachtete Mikrostrukturen in Werkstoffen

Mechanismen der Gefügeausbildung

polykristalline Korngefüge

mehrphasige Mikrostrukturen

(Eutektika, Peritektika, etc.)

Wärme- und Stoffdiffusion

Phasenfeldmodellierung und -simulation

Erweiterung der Phasenfeldmodellierung

um weitere physikalische Felder

Vorlesung mit begleitender Übung / Rechnerpraktikum

3 SWS

Klausur über 90 min

10 10.07.2015

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ErgänzungsfachModellierung und Simulation(Nestler, IAM-CMS)

Inhalte

Splines, Interpolationverfahren, Taylorreihe

Finite Differenzenverfahren

Dynamische Systeme, gewöhnliche Differenzialgleichungen

Raum-Zeit-Probleme, Numerik partieller Differenzialgleichungen

Stoff- und Wärmediffusion

Werkstoffsimulation

parallele und adaptive Algorithmen

Hochleistungsrechnen

Computerpraktikum

Vorlesung mit begleitender Übung / Rechnerpraktikum

3 SWS

Klausur über 90 min

11 10.07.2015

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ErgänzungsfachWerkstoffmodellierung: versetzungsbasierte Plastizität(Weygand, IAM-CMS)

Ziel

Beschreiben und Verstehen des Verformungsverhaltens

aufgrund der kollektiven Versetzungsbewegung

• Elastische Felder von Versetzungen

• Abgleiten, Kristallographie

• Bewegungsgesetze von Versetzungen

in kfz und krz Materialien

• Wechselwirkung zwischen Versetzungen

• Versetzungsdynamik in 2 und 3 Dimensionen

• Kontinuumsbeschreibung von Versetzungen

• Mikrostrukturentwickung -

Gefügeentwicklung - Kornwachstum

Y

Z

X

n1

n2

b1

b2

100 nm

1µm

1mm

12 10.07.2015

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Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau

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ErgänzungsfachEinführung in die Materialtheorie (Kamlah, IAM-WBM)

Ziel

mathematische Beschreibung des Materialverhaltens als Grundlage

für moderne Berechnungswerkzeuge

Inhalte

• Wiederholung von Grundlagen der Kontinuumsmechanik kleiner Deformationen

• Klassifizierung des Materialverhaltens von Festkörpern

• Stoffgesetze der

• Elastizität

• Viskoeleastizität

• Plastizität

• Viskoplastizität

• Thermoelestizität

• Piezoelektrizität

• Mathematische Form, Eigenschaften, spezielle Lösungen

13 10.07.2015

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Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau

Prof. Dr. Peter Gumbsch

ErgänzungsfachFEM Workshop - Stoffgesetze(Schulz / Weygand, IAM-CMS)

Zielstellung

Wiederholung theoretischer Grundlagen und

Vermittlung praxisorientierter Aspekte der

Werkstoffmodellierung

Veranstaltungsmodus

Ergänzung zu „Einführung in die Materialtheorie“

und als Einzelveranstaltung mit den Themen

• Einführung in die FEM-Grundlagen

und grundlegende Stoffgesetzklassen

• Einführung in das Programmpaket ABAQUS

• Simulation von Zugversuchen bei elastischen

und plastischen Werkstoffeigenschaften

• Berücksichtigung zeitabhängigen Materialverhaltens

14 10.07.2015

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ErgänzungsfachWissenschaftliches Programmieren für Ingenieure (Weygand / Gumbsch, IAM-CMS)

Ziel

Vermittlung des theoretischen und praktischen Grundwissen des wissenschaftlichen

Rechnens, um die Analyse und die numerische Behandlung einer wissenschaftlichen

Fragestellung erfolgreich durchzuführen.

Anhand der Übungsaufgabe "Entwicklung einer einfachen Teilchendynamik-

simulation" werden alle Elemente eines Simulationsprogramms behandelt.

Inhalte

Umgang mit Linux/Unix Umgebung

Login - Organisation der Daten - Dateisystem - Shellkommandos - Jobverwaltung - Editoren

Erlernen der Grundelemente der Programmiersprache C++

Aufbau des Quellcodes - Programmierung - Compilation - Debuggen

Umgang mit Bibliotheken, Visualisierung

STL - BLAS - VTK

Konzeption eines Programms: Partikeldynamik

Visualisierung von Daten und Ergebnissen unter Unix

15 10.07.2015

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ErgänzungsfachAnwendung höherer Programmiersprachen im Maschinenbau(Weygand, IAM-CMS)

Die Beschreibung von Materialeigenschaften, zum Beispiel in finite Element

Anwendungen, erfordert häufig Erweiterungen in Form von Materialroutinen.

Ziel der Vorlesung ist es, eine Einführung in höhere Programmiersprachen, Skriptsprachen

und numerische Methoden zu geben, welche die Erstellung und systematische Auswertung

von entsprechenden, numerischen Fragestellungen unter UNIX/Linux ermöglichen.

Anhand vorgeschlagener Programmieraufgaben werden die Elemente der Vorlesung

praktisch in den Übungen umgesetzt.

Lernziele

• Umgang mit Linux / Unix Umgebung: Login - Organisation der Daten - Dateisystem -

Shellkommandos - Jobverwaltung - Editoren

• Fortran 95 / 2003: Aufbau des Quellcodes - Programmierung - Compilation - Debuggen

• Parallelisierung unter OpenMP

• Numerische Methode

• Skriptsprache: awk, Python

• Visualisierung von Daten und Ergebnissen unter Unix

16 10.07.2015

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SP49 Zuverlässigkeit im Maschinenbau -- Ergänzungsfächereher rechnergestützte Ausrichtung “Technische Mechanik”

Kat. V.-Nr. Vorlesung Dozent/in SWS Sem. LP Institut

K 2181715Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Ermüdung und Kriechen (Kernfach)

O. Kraft, P. Gumbsch, P. Gruber

2 W 4IAM-WBM

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K 2181711Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Verformung und Bruch (Kernfach)

P. Gumbsch, O. Kraft, D. Weygand

2 W 4IAM-CMS

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E 2181740Atomistic Simulations and Molecular Dynamics (!!! ab SS 2015 in englischer Sprache !!!)

P. Gumbsch, L. Pastewka 2 S 4 IAM-CMS

E 2183702 Mikrostruktursimulation B. Nestler 2 W 4 IAM-CMS

E 2183703 Modellierung und Simulation B. Nestler 2 W/S 4 IAM-CMS

E 2182740 Werkstoffmodellierung: versetzungsbasierte Plastizität D. Weygand 2 S 4 IAM-CMS

E 2182732 Einführung in die Materialtheorie M. Kamlah 2 S 4 IAM-WBM

E 2183716 FEM Workshop -- Stoffgesetze K. Schulz, D. Weygand 2 W/S 4 IAM-CMS

E 2181738 Wissenschaftliches Programmieren für Ingenieure D. Weygand, P. Gumbsch 2 W 4 IAM-CMS

E 2182735 Anwendung höherer Programmiersprachen im Maschinenbau D. Weygand 2 S 4 IAM-CMS

E 2161252 Höhere Technische Festigkeitslehre T. Böhlke 2 W 4 ITM

E 2161254 Mathematische Methoden der Festigkeitslehre T. Böhlke 2 W 4 ITM

E 2162280 Mathematische Methoden der Strukturmechanik T. Böhlke 2 S 4 ITM

E 2181720 Grundlagen der nichtlinearen Kontinuumsmechanik M. Kamlah 2 W 4 IAM-WBM

E 2162282 Einführung in die Finite-Elemente-Methode T. Böhlke 2 S 4 ITM

E 2182731 Finite-Elemente Workshop C. Mattheck, D. Weygand 2 S 4IAM-WBM IAM-CMS

17 10.07.2015

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ErgänzungsfachHöhere Technische Festigkeitslehre(Böhlke, ITM)

18 10.07.2015

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ErgänzungsfachMathematische Methoden der Festigkeitslehre(Böhlke, ITM)

Ziel

systematische Darstellung der mathematischen

Grundlagen und Methoden der Festigkeitslehre

Inhalt• Tensoralgebra

• Vektoren; Basistransformation; dyadisches Produkt; Tensoren 2. Stufe

• Eigenschaften von Tensoren 2. Stufe: Symmetrie, Antimetrie, Orthogonalität etc.

• Eigenwertproblem, Theorem von Cayley-Hamilton, Invarianten; Tensoren höherer Stufe

• Tensoranalysis

• Tensoralgebra und -analysis in schiefwinkligen und krummlinigen Koordinatensystemen

• Differentiation von Tensorfunktionen

• Anwendungen der Tensorrechnung in der Festigkeitslehre

• Kinematik infinitesimaler und finiter Deformationen

• Transporttheorem, Bilanzgleichungen, Spannungstensor

• Elastizitätstheorie

• Thermoelastizitätstheorie

• Plastizitätstheorie

19 10.07.2015

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ErgänzungsfachMathematische Methoden der Strukturmechanik(Böhlke, ITM)

Ziel

Einführung in die grundlegenden Prinzipien der Variationsrechnung und die

Variationsprinzipien der Mechanik sowie in die Homogenisierungsmethoden

zur Beschreibung von Werkstoffen mit Mikrostruktur

Inhalt• Grundlagen der Variationsrechnung

• Funktionale; Frechet-Differential; Gateaux-Differential; Extremwertprobleme; Grundlemma der

Variationsrechnung und Lagrange’scher Delta-Prozess; Euler-Lagrange-Gleichungen

• Anwendungen: Prinzipien der Kontinuumsmechanik

• Variationsprinzipien der Mechanik; Variationsformulierung des Randwertproblems der Elastostatik;

Verfahren von Ritz; Finite-Element-Methode

• Anwendungen: Homogenisierungsmethoden für Werkstoffe mit Mikrostruktur

• Mesoskopische und makroskopische Spannungs- und Dehnungsmaße

• Homogenisierung elastischer Werkstoffeigenschaften I:

Elementare Schranken nach Voigt und Reuss; Hashin-Shtrikman-Schranken

• Homogenisierung elastischer Werkstoffeigenschaften II:

Abschätzungen effektiver elastischer Eigenschaften

20 10.07.2015

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Prof. Dr. Peter Gumbsch

ErgänzungsfachGrundlagen der nichtlinearen Kontinuumsmechanik (Kamlah, IAM-WBM)

Ziel

Einführung in die Kontinuumsmechanik als allgemeiner Rahmen

für multiphysikalische Kontinuumstheorien

Inhalte

• Mathematische Grundlagen: Tensoralgebra und -analysis

• Kinematik

• Materielle Körper und Bewegung

• Deformation, Verzerrung

• Geometrische Linearisierung

• Bilanzgleichungen

• Transporttheoreme, Allgemeine Struktur einer Bilanzrelation

• Bilanzrelationen der Kontinuumsmechanik

• Bilanzrelationen der Thermodynamik

• Spezielle Theorien der Kontinuumsmechanik

21 10.07.2015

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Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau

Prof. Dr. Peter Gumbsch

Simulation eines Tiefziehversuchsmit einem anisotropen Material

Zieleinführende Darstellung der Finite-Element-Methode (FEM)

zur Vorbereitung auf eine Tätigkeit in Berechnungs- bzw.

Konstruktionsabteilungen

Inhalt• Einführung, Motivation, Elemente der Tensorrechnung

• Das Anfangs-Randwertproblem

für die lineare Wärmeleitung (1D-Problem)

• Das Randwertproblem (RWP)

der linearen Elastostatik (1D-Problem)

• Raumdiskretisierung bei 3D-Problemen

• Lösung des RWPs der linearen Elastostatik (3D-Problem)

• Lösungsverfahren für lineare Gleichungssysteme

• Spannungsberechnung, Elementtypen

• Fehlerschätzung und Anwenderfehler

ErgänzungsfachEinführung in die Finite-Element-Methode(Böhlke, ITM)

22 10.07.2015

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Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau

Prof. Dr. Peter Gumbsch

ErgänzungsfachFinite-Element-Workshop(Weygand / Mattheck, IAM)

23 10.07.2015

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Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau

Prof. Dr. Peter Gumbsch

Kat. V.-Nr. Vorlesung Dozent/in SWS Sem. LP Institut

K 2181715Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Ermüdung und Kriechen (Kernfach)

O. Kraft, P. Gumbsch, P. Gruber

2 W 4IAM-WBM

IAM-CMS

K 2181711Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Verformung und Bruch (Kernfach)

P. Gumbsch, O. Kraft, D. Weygand

2 W 4IAM-CMS

IAM-WBM

E 2173562 Schadenskunde C. Greiner, J. Schneider 2 W 4 IAM-CMS

E 2173585 Schwingfestigkeit metallischer Werkstoffe K.-H. Lang 2 W 4 IAM-WK

E 2181745 Auslegung hochbelasteter Bauteile J. Aktaa 2 W 4 IAM-WBM

E 2181708 Biomechanik: Design in der Natur und nach der Natur C. Mattheck 2 W 4 IAM-WBM

E 2181750 Plastizität auf verschiedenen Skalen K. Schulz, C. Greiner 2 W 4 IAM-CMS

E 2181744 Größeneffekte in mikro- und nanostrukturierten Materialien P. Gumbsch, D. Weygand, C. Greiner, P. Gruber, M. Dienwiebel

2 W 4IAM-CMS

IAM-WBM

E 2181710 Mechanik von Mikrosystemen P. Gruber, C. Greiner 2 W 4IAM-WBM IAM-CMS

E 2181730 Bewertung von Schweißverbindungen M. Farajian, P. Gumbsch 2 W 4 IAM-CMS

E 2146190 Konstruktiver Leichtbau N. Burkardt 2 S 4 IPEK

E 2149667 Qualitätsmanagement G. Lanza 2 W 4 WBK

E 2117061 Sicherheitstechnik H. Kany 2 W 4 IFL

SP49 Zuverlässigkeit im Maschinenbau -- Ergänzungsfächereher klassische Ausrichtung “Werkstoffkunde”

Weitere Ergänzungsfächer nach Absprache mit dem/der Dozenten/in und Genehmigung durch Prof. Gumbsch möglich!

24 10.07.2015

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Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau

Prof. Dr. Peter Gumbsch

Inhalt

• Ziel, Ablauf und Inhalt von Schadensanalysen

• Untersuchungsmethoden

• Schadensarten

• Schäden durch mechanische Beanspruchung

• Versagen durch Korrosion in Elektrolyten

• Versagen durch thermische Beanspruchung

• Versagen durch tribologische Beanspruchung

• Grundzüge der Versagensbetrachtung

ErgänzungsfachSchadenskunde(Greiner / Schneider, IAM-CMS)

25 10.07.2015

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Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau

Prof. Dr. Peter Gumbsch

ErgänzungsfachSchwingfestigkeit metallischer Werkstoffe (Lang, IAM-WK)

Ziele

• Überblick über das Verformungs- und Versagensverhalten

metallischer Werkstoffe unter zyklischer Beanspruchung

• Beschreibung der grundlegenden mikrostrukturellen

Vorgänge als auch der Entwicklung makroskopischer

Schädigungen

• Erkennen von Schädigungen durch zyklische Beanspruchungen

und Bewertung des Schwingfestigkeitsverhalten zyklisch beanspruchter Bauteile

Inhalt

• Einleitung: einige „interessante“ Schadenfälle

• Prüfeinrichtungen

• Zyklisches Spannung-Dehnung-Verhalten

• Rissbildung

• Lebensdauer bei zyklischer Beanspruchung

• Kerbermüdung

• Betriebsfestigkeit

26 10.07.2015

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ErgänzungsfachAuslegung hochbelasteter Bauteile(Aktaa, IAM-WBM)

Stand der Technik

• Regeln gängiger Auslegungsvorschriften:

ASME-PVP, RCC-MR, R5 (BS), KTA

• Klassische Stoffgesetze der

Elasto-Plastizität und des Kriechens

• Lebensdauerregeln für Kriechen, Ermüdung

und Kriech-Ermüdungs-Wechselwirkung

Stand der Forschung

• Fortgeschrittene Stoffgesetze der

Thermo-Elasto-Viskoplastizität

• Kontinuumsmechanische Stoffgesetze

für die Schädigung bei hohen Temperaturen

• Einsatz fortgeschrittener Stoffgesetze bei

der Strukturanalyse von Komponenten

GP7200

27 10.07.2015

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ErgänzungsfachBiomechanik: Design in der Natur und nach der Natur(Mattheck, IAM-WBM)

28 10.07.2015

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ErgänzungsfachPlastizität auf verschiedenen Skalen(Schulz / Greiner, IAM-CMS)

Inhalt• Die Studenten werden an komplexe Themengebiete der Werkstoffmechanik

herangeführt. Dies geschieht durch studentische Vorträge und Besprechung

von bedeutenden Veröffentlichungen aus dem Bereich Plastizität.

29 10.07.2015

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Prof. Dr. Peter Gumbsch

ErgänzungsfachGrößeneffekte in mikro- und nanostrukturierten Materialien(Gumbsch / Weygand / Greiner / Gruber / Dienwiebel, IAM)

Nanotubes

Größeneffekte in metallischen Strukturen

Dünne Schichten

Herstellung,

experimentelle Methoden

Materialeigenschaften

Mikroproben

Größeneffekt

Modellierung des Größeneffektes

Haftschichten: Gecko

Keramiken

Nanotribologie

30 10.07.2015

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ErgänzungsfachMechanik von Mikrosystemen(Gruber / Greiner, IAM)

Eigenschaften

Produkt

Inhalt

Verständnis mechanischer Phänomene

in kleinen Dimensionen

Materialien und deren Eigenschaften

für Mikrosysteme

Messung mechanischer Eigenschaften

von Mikrostrukturen und -materialien

Wirkprinzipien mechanischer Sensoren

Wirkprinzipien Mikroaktoren

Testen

Wirkprinzip

31 10.07.2015

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ErgänzungsfachBewertung von Schweißverbindungen(Farajian / Gumbsch, IAM-CMS)

Inhalt

• Schweißnahtqualität

• Schadensfälle bei Schweißverbindungen

• Bewertung von Kerben, Fehlern

und Eigenspannungen

• Festigkeitskonzepte

• Nenn-, Struktur-, Kerbspannungskonzepte

• Bruchmechanik

• Lebensdauerbewertung

• Maßnahmen zur Verlängerung

der Lebensdauer mittels

Nachbehandlungsverfahren

• Instandsetzung, Ertüchtigung

und Reparaturmaßnahmen

© FhG-IWM

© FhG-IWM

32 10.07.2015

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Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau

Prof. Dr. Peter Gumbsch

ErgänzungsfachKonstruktiver Leichtbau(Burkardt, IPEK)

Vermittlung von

Grundlagen des Leichtbaus

klassische und moderne konstruktive Leichtbaumethoden

Allgemeine Aspekte des Leichtbaus

Leichtbaustrategien und -konstruktion

Gestaltungsprinzipien

Versteifungsmethoden

Leichtbaumaterialien

Virtuelle Produktentwicklung

Bionik

Validierung

Recycling

Sicht der Praxis (Industrie-Gastdozenten)

Inh

alte

33 10.07.2015

IAM-CMS

Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau

Prof. Dr. Peter Gumbsch

ErgänzungsfachQualitätsmanagement(Lanza, WBK)

Inhalte

Total Quality Management und Six-Sigma

Universelle Methoden und Werkzeuge

QM in frühen Produktphasen - Produktdefinition

QM in Produktentwicklung und Beschaffung

QM in der Produktion

Qualitätsmanagementsysteme

Rechtliche Aspekte im QM

34 10.07.2015

IAM-CMS

Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau

Prof. Dr. Peter Gumbsch

ErgänzungsfachSicherheitstechnik (Kany, IFL)

ZielVermittlung von Basiswissen in den Bereichen Sicherheitstechnik, Gesundheit am Arbeitsplatz

und Arbeitssicherheit in Deutschland, nationale und europäische Sicherheitsregeln sowie

Grundlagen sicherheitsgerechter Maschinenkonstruktionen

Inhalte

• Grundlagen des Arbeitsschutzes

• Sicherheitstechnisches Regelwerk

• Sicherheitstechnische Grundprinzipien

für die Konstruktion von Maschinen,

• Schutzeinrichtungen und -systeme

• Systemsicherheit mit Risikoanalysen

• Elektronik in der Sicherheitstechnik

• Sicherheitstechnik in der Lager- und Fördertechnik

• Elektrische Gefahren

• Ergonomie

schroeder-sicherheit.de

www.kargerthomas.de

© Rockwell Automation GmbH

35 10.07.2015

IAM-CMS

Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau

Prof. Dr. Peter Gumbsch

SP 2 Antriebssysteme

SP 26 Materialwissenschaft und Werkstofftechnik

(große Überschneidung möglich!)

SP 25 Leichtbau

SP 33 Mikrosystemtechnik

SP 47 Tribologie

...

SP 5 Berechnungsmethoden im Maschinenbau

SP 6 Computational Mechanics

(große Überschneidung möglich!)

SP 13 Festigkeitslehre / Kontinuumsmechanik

(große Überschneidung möglich!)

SP 35 Modellbildung und Simulation

(große Überschneidung möglich!)

SP49 Zuverlässigkeit im Maschinenbau Partner-Schwerpunkte