Festkörpermechanik

Kommerziell verfügbare Computerprogramme zur mechanischen Beanspruchungs- und Verformungsanalyse, z.B. basierend auf der Finite Element Methode (FEM), liefern heute viele Optionen bei der Auswahl elastischer und inelastischer Materialmodelle bei kleinen und großen Verformungen. Für den verantwortungsbewussten Umgang mit diesen leistungsfähigen Werkzeugen und die kritische Bewertung der Berechnungsergebnisse sind grundlegende Kompetenzen bezüglich der theoretischen Grundlagen, der approximativen numerischen Lösungsmethoden und der zugrunde gelegten Modellbildung unabdingbar.

Fachwissen

Im Rahmen dieses Lehrmoduls erwerben die Studierenden Fachwissen über

• die grundlegenden physikalischen Mechanismen elastischer und inelastischer mechanischer Eigenschaften von Ingenieurwerkstoffen,
• die Klassifizierung der makroskopisch beobachtbaren mechanischen Eigenschaften,
• die mathematische Beschreibung phänomenologisch beobachtbarer elastischer und inelastischer Eigenschaften fester Materialien,
• sowie numerische Verfahren zur Lösung der daraus resultierenden nichtlinearen partiellen Differentialgleichungen.

Fachkenntnisse

Sie erwerben dabei Fachkenntnisse zur

• Formulierung der Materialgleichungen im Rahmen einer thermodynamisch konsistenten Kontinuumstheorie,
• verallgemeinerten energetischen Betrachtungsweise und Beschreibung inelastischer Effekte mittels innerer Variablen,
• algorithmischen Lösung der nichtlinearen Materialgleichungen im Rahmen der Finite Element Methode.

Fachkompetenzen

Dabei erwerben die Studierenden die folgenden Fachkompetenzen

• Sie können an 3-dimensionalen Modellbeispielen zielgerichtet mittels numerischer Simulation Verformungs- und Beanspruchungsanalysen mit inelastischen Materialeigenschaften durchführen, die Berechnungsergebnisse interpretieren und unter Berücksichtigung der zugrunde gelegten Modellbildung kritisch bewerten,
• Lösungsvorschläge für die Modellverbesserung unterbreiten,
• konstruktive Maßnahmen zur Vermeidung potenziell gefährdender Einflüsse elastischer und inelastischer Materialeffekte auf das Tragverhalten von Strukturen vorschlagen,
• den Ablauf einer nichtlinearen numerischen Beanspruchungsanalyse verfolgen und bzgl. möglicher Fehlerquellen kritisch bewerten.

Im Wintersemester findet das Modul Festkörpermechanik regulär mit Vorlesung, Übungen und Tutorien in englischer Sprache statt. Ein Skript in sowohl deutscher als auch englischer Sprache ist vorhanden.

Darüber hinaus kann das Modul jedes Semester als reines Online-Modul von Fernstudierenden belegt werden, d. h. anstelle von Präsenzveranstaltungen gibt es Material und Hilfestellung für das Eigenstudium. Auf der Lernplattform ILIAS stellen wir Ihnen sämtliches Lernmaterial auf Deutsch und Englisch übersichtlich zur Verfügung.