Lehrkonzept

Durch das Fachgebiet Festkörpermechanik werden folgende Pflicht- und Wahlpflichtveranstaltungen angeboten, die einerseits die Zielsetzung haben, allen Studenten die Grundlagen der Technischen Mechanik zu vermitteln und Sie für die weiteren Aufgaben in ihrem Studium vorzubereiten, sowie wesentliches Verständnis für die Bewegung und Deformation von Bauteilen unter einer äußeren Belastung zu vermitteln. Hierzu zählen

Die ersten vier Vorlesungen repräsentieren einen historisch etablierten Kenntnisstand und bilden die Grundlagen für weiterführende forschungsorientierte Vorlesungen des Maschinenbaus und angrenzender Ingenieurdisziplinen. In diesen Vorlesungen erlernt man Grundkenntnisse, um mit einfachen Methoden kleinere Strukturen der täglichen Praxis abschätzen zu können, insbesondere stellen sie Grundlagen der Konstruktionstechnik, Betriebsfestigkeit oder Umformtechnik dar. Natürlich gibt es bei theorieorientierten Vorlesungen auch Schwierigkeiten für den Lernenden.

Eine Frage, die man sich stellen muss, lautet: Welche Hilfsmittel hat der Ingenieur, wenn er mit den Mitteln der Technische Mechanik, die vorwiegend für lineare Systeme und einfache Strukturelemente (Stäbe, Balken, Wellen) gelten, nicht mehr weiterkommt? Hierzu sind dann numerische Verfahren notwendig, d.h. der Einsatz von Computerprogrammen zur Prognose des Bauteilverhaltens ist erforderlich. Eine der Methoden der täglichen Praxis stellt die Methode der finiten Elemente dar. Daher wird die Vorlesung Methode der finiten Elemente angeboten.

Die meisten Prozesse bestehen aus Fragestellungen, bei denen das mechanische Verhalten eines Bauteils in seiner täglichen Anwendung oder bei seinem Herstellungsprozess nichtlinear ist. So kann einerseits das Materialverhalten von der Linearität stärker abweichen oder es kann sogar von der Prozessgeschichte, welche das Bauteilleben erheblich beeinflusst, abhängen. Dies wird ebenfalls in der Vorlesung Methoden der finiten Elemente gelehrt.

Andererseits kann die geometrische Beschreibung der Bewegung bzw. der Deformation nichtlinear sein. Daher wird in einer weiteren Wahlpflichtveranstaltung forschungsnahe Themen vermittelt. In jedem Handbuch zu Finite-Elemente Programmsystemen wie zum Beispiel ANSYS, ABAQUS, MARC oder LS-DYNA wird der Berechnungsingenieur oder Konstrukteur mit dem Begriff des Tensors konfrontiert. Viele Vorlesungen basieren auf den Grundlagen der Tensorrechnung, wie die Strömungsmechanik, die Kontinuumsmechanik, die Methode der finiten Elemente bei der Betrachtung nichtlinearer Materialeigenschaften und auch der Beschreibung der Geometrie. So werden in zunehmendem Maße Berechnungsingenieure gesucht, die die heutzutage hochkomplexen physikalischen Prozesse, welche in der Hochtechnologie, dem Automobilbau, der Luft- und Raumfahrtechnik, usw. vorkommen, berechnen können. Nur im Studium wird man die Zeit dafür haben sich diesem Thema zu widmen.

Wir bieten daher für Sie die Vorlesung Kontinuunsmechanik  an. Zunächst werden Sie sich inhaltlich die Tensorrechnung erarbeiten, die die Voraussetzung für die Vorlesung Kontinuumsmechanik ist.

Warum Voraussetzung? In der Technischen Mechanik lernt man lediglich die Grundlagen für die lineare Kinematik der inneren Beanspruchung von Bauteilen kennen. In der Kontinuumsmechanik wird jedoch die allgemeine Beschreibung jeglicher Deformationen (große Verzerrungen, große Verschiebungen) beschrieben (und man stellt bei der Linearisierung der selbigen fest, dass man einige Grundgleichungen der TM II erhält). Gerade bei der Umformtechnik oder auch in der Strömungsmechanik sind solche Beziehungen notwendig. Die mathematische Darstellung der Tensorrechnung ist jedoch auch sinnvoll, um das dreidimensionale Materialverhalten von Kunststoffen und Metallen zu beschreiben, da der Spannungszustand eines Körpers nicht aus einer Spannung besteht, sondern aus Normal- und Schubspannungen.

Wir laden Sie daher ein, sich diesem Zyklus an Vorlesungen, der der Praxis und auch der Forschung (nicht nur in der Mechanik, sondern insbesondere in werkstofftechnischen Anwendungen, der Betriebsfestigkeit oder auch Umformtechnik) als Grundlage dient, anzuschließen.

 

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