Selbststudium Maschinenbau
Aus ESOCAETWIKIPLUS
Hier finden Sie eine Übersicht von Inhalten für das Selbststudium des Themengebietes Maschinenbau.
Seiten speziell für dieses Themengebiet
Verwenden Sie die speziell auf Simulationen im Bauwesen ausgerichteten Seiten:
eLearning
6 Seiten, 30..60 min
Was ist die Finite-Elemente-Methode?
Für einen mechanischen Biegebalken wird die Differentialgleichung aufgestellt.
Die Lösung wird
- theoretisch als geschlossene Lösung,
- mit einem numerischen Ansatz und
- mit der Finite-Elemente-Methode skizziert.
Im Vergleich erkennen Sie die wesentlichen Prinzipien und Vorteile
der FEM.
17 Seiten, 60..90 min
Hier wird eine FEM-Anwendung mit Zahlen im Detail verfolgt.
Für ein Bauteil der Strukturmechanik wird zunächst eine analytische Lösung erstellt.
Dann wird die Finite-Elemente-Methode angewendet, wobei alle Arbeitsschritte der Idealisierung,
der Diskretisierung, der Lösung, der Auswertung und der Bewertung im Detail mit Zahlenwerten
verfolgt wird. Im Vergleich mit der analytischen Lösung werden die Möglichkeiten und Grenzen der FEM
erkennbar.
xx Seiten, xx..xx min
In Bearbeitung!!
Für das vorher untersuchte einfache Beispiel werden hier Varianten dargestellt.
Dabei wird die Anzahl der Elemente und die Aufteilung des Bauteils geändert und anstelle von 2 Elementen
4 Elemente und 8 Elemente mit gleicher und unterschiedlicher Länge verwendet werden.
Auch Varianten mit 2 Elementen, 4 Elementen und 8 Elementen mit quadratischem Ansatz werden gezeigt.
Der Vergleich der Zahlenwerte zeigt den Aufwand, aber auch den Nutzen der
Varianten in Hinsicht auf die Genauigkeit der Ergebnisse.
7 Seiten, 15..30 min
Aus der Theorie (siehe auch das vorher genannte einfache Beispiel) und dem Alltag der Anwendung der Finite-Elemente-Methode lassen sich die hier
dargestellten Schlussfolgerungen ziehen. Mit diesen „statements" werden die wesentlichen Eigenschaften der FEM zusammengestellt.
Sie sind im technischen Alltag überwiegend zutreffend und können meistens zur
Planung einer Berechnung verwendet werden. Mit einigen Bemerkungen wird aber hier
auch schon auf Einschränkungen hingewiesen.
58 Seiten, 3..5 h
Frischen Sie Ihre Grundlagenkenntnisse für dynamische Simulationen der Strukturmechanik auf.
Am Einmassenschwinger werden die grundlegenden Begriffe erklärt und die wesentlichen
Unterschiede zur Statik aufgezeigt. Die Lösungsmöglichkeiten der Strukturdynamik, die auch
bei Mehrmassensystemen Verwendung finden, werden bei diesem einfachen System
gezeigt.
Das Wissen über die theoretischen Grundlagen wird aufgefrischt. Es werden die in den
folgenden Teilen des Buches verwendeten Begriffe vorgestellt und definiert.
Dadurch, dass der Einmassenschwinger vielfach mit einfachsten Formeln und mit einem
Taschenrechner berechnet werden kann, ist eine wichtige Kontroll- und Prüfmöglichkeit
für FEM-Berechnungen gegeben. Die FEM-Berechnung berücksichtigt viele Details und
liefert Ergebnisse hoher Genauigkeit, aber die Abschätzung der Plausibilität, der Vergleich
mit Grenzwerten und die Kontrolle der verwendeten Daten muss unabhängig erfolgen: zum
Beispiel durch eine grobe Reduktion auf einen Einmassenschwinger und eine
Handrechnung mit den Formeln dieses Teils des Buches.
Der Text stellt einen Auszug aus dem Buch
"FEM für Praktiker", Band 2: Strukturdynamik dar.
28 Seiten, 2..3 h
Hier werden die maßgebenden Begriffe
genannt und erläutert, die für die Simulation von Temperaturfeldern mit der FEM und die physikalischen Effekte wichtig sind.
Der Inhalt ist nur soweit ausgeführt, dass der Anschluss zum Grundlagenwissen hergestellt wird.
Hierzu zählen in Hinsicht auf die numerische
Lösung der Wärmeübertragungsaufgaben die Begriffe
- der stationären und der instationären (transienten) und
- der linearen und nichtlinearen Wärmeübertragung.
Darüber hinaus werden die physikalischen Grundlagen der Wärmeleitung, des Wärmeüberganges, der Wärmestrahlung, von Wärmequellen und -senken, der Wärmekapazität und -speicherung sowie des Phasenwechsels beschrieben, soweit sie für die Anwendungen dieses Fachbereiches wichtig sind.
Der Text stellt einen Auszug aus dem Buch
"FEM für Praktiker", Band 3: Temperaturfelder dar.
8 Seiten, 60 min
Welcher Element-Typ ist geeignet? Es wird eine FEM-Simulation eines I-Deckenträgers vorgestellt.
Dabei werden nebeneinander Modelle mit
erstellt, berechnet und die Ergebnisse verglichen.
5 Seiten, 15..30 min
Als Beispiel für eine dynamische Simulation der
Strukturmechanik wird ein Lineal verwendet.
Dabei wird die Idealisierung des Lineals für die Modalanalyse
ausführlich durchgesprochen. Am eigenen Arbeitstisch kann der Anwender
mit einfachsten Mitteln die Anmerkungen nachvollziehen.
8 Seiten, 30..60 min
Das Schmelzen und Erstarren von Material beim Schweißen ergibt einen komplexen
Eigenspannungs-Zustand. Gerade bei Stahl mit seinen Gefügeanteilen und
den metallurgischen Vorgängen und dem plastischen Verhalten kommen hierbei
viele Effekte zur Wirkung. Mit einer FEM-Simulation können diese
Effekte getrennt untersucht und beurteilt werden. Verfolgen Sie dazu
ein Beispiel von ganz einfachen Annahmen bis zur Kombination vieler Effekte...
8 Seiten, 60..90 min
Verfolgen Sie die Geschichte der FEM vom letzten Jahrhundert bis heute.
Schon die alten Griechen...
Die Grundlagen wurden vor Jahrhunderten geschaffen.
Zusammen mit den technischen Anforderungen und den Rechenautomaten
(Computern) setzte sich die Methode in der technisch-wissenschaftlichen Simulation durch.
Zuerst standen Flugzeuge, Fahrzeuge, Kraftwerke und Strukturmechanik
im Mittelpunkt. Heutzutage werden Kontinentverschiebung, Mikroelektronik und
Spaghetti-Trocknung mit der FEM simuliert.
