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KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und

nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik, Institut für Technische Mechanik

www.kit.edu

Vorstellung der Schwerpunkte 6 (Computational Mechanics) und 35 (Modellbildung und Simulation)

Prof. Dr.-Ing. Carsten Proppe

Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik

Institut für Technische Mechanik

2 21.01.2015

In eigener Sache

Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35



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Lehrangebot Pflichtbereich:

Master Maschinenbau: Modellbildung und Simulation (WS)

Wahlpflichtbereich:

Mathematische Methoden der Dynamik (WS)

Maschinendynamik (SS) – engl.

Wahlfächer:

Maschinendynamik II (WS)

Rechnergestützte Fahrzeugdynamik (SS, ungerade Jahre)

Rechnergestützte Dynamik (SS, gerade Jahre)

Mechatronik:

Softwaretools der Mechatronik (WS) – engl.




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Kurze Vorgeschichte

Diplomstudiengang, Hauptstudium:

zwei Hauptfächer:

• je drei Vorlesungen

• gemeinsam geprüft

• ein Hauptfach aus zur Vertiefungsrichtung hochaffinen Instituten, das

andere aus hochaffinen und affinen Instituten

• Professoren genehmigen die Fächerkombinationen

Im Bachelor-/Masterstudiengang:

• Schwerpunkte mit Kern- und Ergänzungsbereich

• Vertiefungsrichtung noch wichtig bei Wahlpflichtfächern und

Schwerpunkten

• affine Institute nur noch bei Bachelor-/Masterarbeit beachten




5 21.01.2015

Wie finde ich meinen Schwerpunkt?

Top-Down-Ansatz

Ich wollte schon immer … machen

Ich war in der Vorstellung von Schwerpunkt XY und fand das super

Mein Freund/Freundin/Mitbewohner/… schwärmt von XYZ

…

Bottom-Up-Ansatz

Man nehme das Vorlesungsverzeichnis

kreuze die Vorlesungen an, die interessant klingen (s.o.)

setze sich in den ersten Wochen mal rein

… und schaue dann, in welchen Schwerpunkt das passt




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Schwerpunkt 6: Computational Mechanics

Computational Mechanics – eine internationale Gemeinschaft

nationale und internationale Organisationen (GACM, IACM)

eine der am schnellsten wachsenden Gemeinschaften (IACM: 12

Mitglieder 1981)

Weltkonferenz, alle zwei Jahre

Eigene Masterstudiengänge

TU München

Universität Stuttgart (Erasmus mundus)

Universität Duisburg-Essen

FH Landshut, Ingolstadt

FH Lausitz, Zittau, Zielona Góra




7 21.01.2015

Was umfasst „Computational Mechanics“?

Kontinuumsmechanik, Mathematik, Informatik

Spezialisierungen:

Festkörpermechanik

Materialtheorie

Dynamik

Strömungsmechanik

Thermodynamik

breite interdisziplinäre Ausbildung




8 21.01.2015

…und wer braucht sowas?

Bauingenieurwesen, Maschinen- und Anlagenbau (Fahrzeugbau, Luft-

und Raumfahrt, Medizintechnik)

zukunftsorientierten Verfahren des modernen Ingenieurs

Berücksichtigung der Wechselwirkungen aller beteiligten Bereiche

Fähigkeit zu individuellen, kreativen Problemlösungen, Entwicklung

innovativer und wirtschaftlicher Lösungen in kurzer Zeit




9 21.01.2015

Einige Anwendungen

Fahrzeugtechnik




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Einige Anwendungen

Akustik




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Einige Anwendungen

Aerothermodynamik




12 21.01.2015

Einige Anwendungen

Medizintechnik




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Aufbau des Schwerpunkts

Kernbereich

Numerische Methoden in der Strömungstechnik (4 LP)

+

entweder

Einführung in die Numerische Mechanik (5 LP)

oder

Rechnerunterstützte Mechanik I (6 LP)




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Ergänzungsbereich

Festkörpermechanik Einführung in die Finite-Elemente-Methode

Grundlagen der nichtlinearen Kontinuumsmechanik

Mechanik laminierter Komposite

Rechnerunterstützte Mechanik II

Materialtheorie Einführung in die Materialtheorie

Plastizitätstheorie

FEM Workshop – Stoffgesetze

Dynamik

Rechnergestützte Dynamik

Rechnergestützte Fahrzeugdynamik

Strömungsmechanik

Finite-Volumen-Methoden (FVM) zur Strömungsberechnung

Numerische Simulation turbulenter Strömungen

Numerische Simulation reagierender Zweiphasenströmungen




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Ergänzungsbereich (Fortsetzung):

Thermodynamik Differenzenverfahren zur numerischen Lösung von thermischen und fluiddynamischen Problemen

Modellierung thermodynamischer Prozesse

Numerische Mathematik Numerische Mathematik für die Fachrichtungen Informatik und Ingenieurwesen

Informatik Anwendung höherer Programmiersprachen im Maschinenbau

High performance computing




16 21.01.2015

Abgrenzung zu anderen Schwerpunkten

Berechnungsmethoden im MB stärker anwendungsorientiert

Angewandte Mechanik stärker theoretisch ausgerichtet, Festigkeit und Dynamik

Modellbildung und Simulation -> kommt gleich!

Empfehlungen zur Schwerpunktwahl

Kombination mit einem Anwendungsfeld (z.B. Kraftfahrzeugtechnik,

Medizintechnik, Thermische Turbomaschinen…)

Weiterer Schwerpunkt in der Berechnung, dann aber komplementär

gestalten! (z.B. Strömungslehre, Technische Thermodynamik…)




17 21.01.2015

Schwerpunkt 35: Modellbildung und Simulation


Modellieren

Simulations-

modell

Realität Modell

Validierung

des Modells



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Schwerpunkt 35: Modellbildung und Simulation

Modelliert und simuliert wird überall im Maschinenbau!

Zielsetzung: Vermittlung von Modellbildungskompetenz

Allgemeine Kenntnisse Modellbildung & Simulation

-> Pflichtfach im Master

Vertiefung durch

fachspezifische Vorlesungen mit Bezug zur Simulation

Veranstaltungen mit Einzelfallstudien

Praktika

-> Kennen + können!




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Kernbereich

Einführung in die Finite-Elemente-Methode (4 LP)

Einführung in die Mehrkörperdynamik (5 LP)

Höhere Technische Festigkeitslehre (4 LP)

Maschinendynamik (5 LP)

Technische Schwingungslehre (5 LP)

Empfehlung:

1x Dynamik, 1x Festigkeitslehre




20 21.01.2015


Ergänzungsbreich:

Veranstaltungen aus nahezu allen Instituten des Maschinenbaus

Praktika in CAD, CAE, CFD, VR möglich


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