Einführung in die FEM

Grundlagen der Finite-Elemente-Methode


Inhalt

Die Finite-Elemente-Methode (FEM) ist das wohl populärste numerische Verfahren zur Lösung partieller Differentialgleichungen und im Bereich des Ingenieurwesens weit verbreitet. Sie beruht auf der Unterteilung der betrachteten Struktur in endlich kleine, also finite Bereiche einfacher Geometrie, für die die jeweilige Differenzialgleichung nähe­rungs­weise geschlossen gelöst wird. Die Lösungsfunktion stützt sich hierbei auf einzelne, d.h. diskrete Freiheitsgrade der Struktur ab und erfüllt hierbei in integraler Weise wesentliche physikalische Gesetzmäßigkeiten. Dies sind im Rahmen der Vorlesungen die Gleichgewichtsbedingungen der Statik.

Zur Einführung der Finite-Elemente-Methode beschränkt sich die Veranstaltung auf ebene Probleme, die mit Hilfe von Stab- und Balken-Elementen idealisiert werden können. Weitere Inhalte sind:

  • Anforderungen an und Ausprägung von gängigen FEM-Programmsystemen,
  • Mathematische und physikalische Grundlagen,
  • Stab-, Balken- und Stab-Balken-Elemente,
  • Einfluss von Wärmedehnungen,
  • Ergänzungen aus Mehrkörpersystem-Modellen,
  • Koordinatentransformationen,
  • Behandlung von Gesamtmodellen, Lagerbedingungen und statischer Unbestimmheit.

Ziel der Veranstaltung ist das Verstehen der wichtigsten theoretischen Grundlagen der Finite-Elemente-Methode, das Kennenlernen der wesentlichsten Werkzeuge und das Gewinnen eines Einblicks in den Umgang mit diesem numerischen Verfahren.

Finite-Elemente-Modell des SOFIA-Teleskops (c) Deutsches SOFIA Institut
Finite-Elemente-Modell des SOFIA-Teleskops
Dozent:
Veranstaltungsumfang:

Turnus:
Zielgruppe:
Voraussetzungen:
Jörg F. Wagner
2 SWS Vorlesung
1 SWS Zusätzliche Übungen (freiwillig)        
Jedes Wintersemester, ggf. Abhaltung nach Bedarf
Masterstudium Luft- und Raumfahrttechnik ab 1. Sem.
Technische Mechanik 1 bis 2,
Höhere Mathematik 1 bis 3

 

Kontakt

 

Professur für Adaptive Strukturen in der Luft- und Raumfahrttechnik

Pfaffenwaldring 31, D-70569 Stuttgart

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