Betriebsfestigkeit und Mehrkörpersimulation

11M1030

Master

Deutsch

5.0

nur Sommersemester

1 Semester

Im Hinblick auf Kraftstoffeinsparung, größtmögliche Nutzlast etc. hat der Leichtbau insbesondere in der Automobilindustrie in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Neue Werkstoffe, neue Technologien und angepasste Bauweisen kommen verstärkt zum Einsatz. Neben der Berechnung der Bauteilbeanspruchung ist aufgrund der hohen Werkstoffauslastung die analytische und experimentelle Betriebsfestigkeitsanalyse unverzichtbar. Die Studierenden lernen Methoden kennen und anwenden, um Konstruktionen hinsichtlich eines möglichst geringen Materialeinsatzes zu optimieren und Lebensdauerabschätzungen durchzuführen.

Virtuelle Produktentwicklung wird in der Fahrzeugtechnik seit vielen Jahren mit zunehmender Tiefe eingesetzt. Ein wichtiger Baustein ist hierbei die Simulation des Fahrverhaltens von Fahrzeugen mittels Mehrkörpersimulation (MKS) mit Softwarepaketen wie MSC-ADMS. Die Ergebnisse werden z.B. benötigt, um Bauteilbelastungen für Finite-Element-Berechnungen zur Verfügung zu stellen, um Fahrwerke auszulegen oder um virtuell aktiv geregelte Fahrwerke zu entwickeln. Die Studierenden lernen die Grundlagen der Simulation linearer und nichtlinearer dynamischer Systeme und können einfache Anwendungen z.B. mit MATLAB/Simulink simulieren, sowie ein praktisches Problem mit einer MKS-Software lösen.

1. Problemstellung der Betriebsfestigkeit

2. Betriebsbeanspruchung

   2.1 Klassierverfahren

   2.2 Lastkollektiv 

3. Beanspruchbarkeit

   3.1 Schwingfestigkeit

   3.2 Wöhlerlinie

   3.3 Einflussgrößen

4. Bemessungskonzepte

5. Rechnerische Lebensdauerabschätzung

   5.1 Schadensakkumulationshypothese

   5.2 Ersatzlastkollektiv

6. FKM-Richtlinie

   6.1 Statischer Festigkeitsnachweis

   6.2 Ermüdungsfestigkeitsnachweis

7. Simulation linearer und nichlinarer dynamischer Systeme 

8. Einarbeitung in eine MKS_Software

9. Anwendung einer MKS-Software auf ein praktisches Problem z.B. der Fahrwerksentwicklung

Der Arbeitsaufwand für das Modul umfasst insgesamt 150 Stunden (siehe auch "ECTS-Leistungspunkte und Benotung").

• Portfolio-Prüfungsleistung

Die Portfolio-Prüfung umfasst 100 Punkte und besteht aus einer einstündigen Klausur (K1) und zwei Hausarbeiten (HA). Mit der Klausur können maximal 40 Punkte erzielt werden, mit den Hausarbeiten können insgesamt maximal 60 Punkte (jeweils maximal 30 Punkte) erzielt werden.

• Portfolio-Prüfung:
  Klausur: siehe jeweils gültige Studienordnung
  2 Hausarbeiten: jeweils 10-20 Seiten

Mathematik: Matrizenrechnung, Lösen von Dgln.; Mechanik: Statik, Dynamik, Festigkeitslehre, FEM-Berechnungen

Die Studierenden haben einen Überblick über aktuelle Methoden und Richtlinien zur Lebensdauerabschätzung von Konstruktionen. Sie können geeignete Verfahren zur experimentellen Betriebsfestigkeitsermittlung auswählen und anwenden. Die Studierenden können Simulationsalgorithmen benennen, klassifizieren und anwenden. Sie kennen entsprechende Softwarepakete und können eine praxisrelevante Simulationssoftware anwenden.

Sie haben dem Stand der Technik entsprechenden Berechnungsmethoden und Softwarepakete zur Lebensdauerabschätzung von Konstruktionen kennengelernt. Sie können Simulationsalgorithmen erklären, abgrenzen und problemorientiert sinnvoll auswählen. Sie können den Einsatz von Simulationssoftware beurteilen und bewerten.

Die Studierenden können komplexe Berechnungs- und Simulationsergebnisse moderner Software verantwortungsvoll und fachlich qualifiziert interpretieren und hinsichtlich Lebensdauerabschätzung und dynamischer Simulation sinnvoll einsetzten.

Die Studierenden können Konstruktionen auf der Basis des aktuellen Stands der Technik analysieren, bewerten und optimieren. Die Studierenden können das dynamische Verhalten komplexer Strukturen simulieren und bewerten.

Die Studierenden kennen die grundlegenden theoretischen Prinzipien und Anwendungsalgorithmen, um betriebsfeste Leichtbaukonstruktionen zu entwerfen und sie können das dynamische Verhalten mechanischer Strukturen optimieren.

• Schmidt, Reinhard

• Schmidt, Reinhard
• Schneider, Waldemar