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KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und
nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik, Institut für Technische Mechanik
www.kit.edu
Vorstellung der Schwerpunkte 6 (Computational Mechanics) und 35 (Modellbildung und Simulation)
Prof. Dr.-Ing. Carsten Proppe
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
2 21.01.2015
In eigener Sache
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
3 21.01.2015
Lehrangebot Pflichtbereich:
Master Maschinenbau: Modellbildung und Simulation (WS)
Wahlpflichtbereich:
Mathematische Methoden der Dynamik (WS)
Maschinendynamik (SS) – engl.
Wahlfächer:
Maschinendynamik II (WS)
Rechnergestützte Fahrzeugdynamik (SS, ungerade Jahre)
Rechnergestützte Dynamik (SS, gerade Jahre)
Mechatronik:
Softwaretools der Mechatronik (WS) – engl.
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
4 21.01.2015
Kurze Vorgeschichte
Diplomstudiengang, Hauptstudium:
zwei Hauptfächer:
• je drei Vorlesungen
• gemeinsam geprüft
• ein Hauptfach aus zur Vertiefungsrichtung hochaffinen Instituten, das
andere aus hochaffinen und affinen Instituten
• Professoren genehmigen die Fächerkombinationen
Im Bachelor-/Masterstudiengang:
• Schwerpunkte mit Kern- und Ergänzungsbereich
• Vertiefungsrichtung noch wichtig bei Wahlpflichtfächern und
Schwerpunkten
• affine Institute nur noch bei Bachelor-/Masterarbeit beachten
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
5 21.01.2015
Wie finde ich meinen Schwerpunkt?
Top-Down-Ansatz
Ich wollte schon immer … machen
Ich war in der Vorstellung von Schwerpunkt XY und fand das super
Mein Freund/Freundin/Mitbewohner/… schwärmt von XYZ
…
Bottom-Up-Ansatz
Man nehme das Vorlesungsverzeichnis
kreuze die Vorlesungen an, die interessant klingen (s.o.)
setze sich in den ersten Wochen mal rein
… und schaue dann, in welchen Schwerpunkt das passt
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
6 21.01.2015
Schwerpunkt 6: Computational Mechanics
Computational Mechanics – eine internationale Gemeinschaft
nationale und internationale Organisationen (GACM, IACM)
eine der am schnellsten wachsenden Gemeinschaften (IACM: 12
Mitglieder 1981)
Weltkonferenz, alle zwei Jahre
Eigene Masterstudiengänge
TU München
Universität Stuttgart (Erasmus mundus)
Universität Duisburg-Essen
FH Landshut, Ingolstadt
FH Lausitz, Zittau, Zielona Góra
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
7 21.01.2015
Was umfasst „Computational Mechanics“?
Kontinuumsmechanik, Mathematik, Informatik
Spezialisierungen:
Festkörpermechanik
Materialtheorie
Dynamik
Strömungsmechanik
Thermodynamik
breite interdisziplinäre Ausbildung
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
8 21.01.2015
…und wer braucht sowas?
Bauingenieurwesen, Maschinen- und Anlagenbau (Fahrzeugbau, Luft-
und Raumfahrt, Medizintechnik)
zukunftsorientierten Verfahren des modernen Ingenieurs
Berücksichtigung der Wechselwirkungen aller beteiligten Bereiche
Fähigkeit zu individuellen, kreativen Problemlösungen, Entwicklung
innovativer und wirtschaftlicher Lösungen in kurzer Zeit
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
9 21.01.2015
Einige Anwendungen
Fahrzeugtechnik
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
10 21.01.2015
Einige Anwendungen
Akustik
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
11 21.01.2015
Einige Anwendungen
Aerothermodynamik
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
12 21.01.2015
Einige Anwendungen
Medizintechnik
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
13 21.01.2015
Aufbau des Schwerpunkts
Kernbereich
Numerische Methoden in der Strömungstechnik (4 LP)
+
entweder
Einführung in die Numerische Mechanik (5 LP)
oder
Rechnerunterstützte Mechanik I (6 LP)
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
14 21.01.2015
Aufbau des Schwerpunkts
Ergänzungsbereich
Festkörpermechanik Einführung in die Finite-Elemente-Methode
Grundlagen der nichtlinearen Kontinuumsmechanik
Mechanik laminierter Komposite
Rechnerunterstützte Mechanik II
Materialtheorie Einführung in die Materialtheorie
Plastizitätstheorie
FEM Workshop – Stoffgesetze
Dynamik
Rechnergestützte Dynamik
Rechnergestützte Fahrzeugdynamik
Strömungsmechanik
Finite-Volumen-Methoden (FVM) zur Strömungsberechnung
Numerische Simulation turbulenter Strömungen
Numerische Simulation reagierender Zweiphasenströmungen
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
15 21.01.2015
Aufbau des Schwerpunkts
Ergänzungsbereich (Fortsetzung):
Thermodynamik Differenzenverfahren zur numerischen Lösung von thermischen und fluiddynamischen Problemen
Modellierung thermodynamischer Prozesse
Numerische Mathematik Numerische Mathematik für die Fachrichtungen Informatik und Ingenieurwesen
Informatik Anwendung höherer Programmiersprachen im Maschinenbau
High performance computing
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
16 21.01.2015
Abgrenzung zu anderen Schwerpunkten
Berechnungsmethoden im MB stärker anwendungsorientiert
Angewandte Mechanik stärker theoretisch ausgerichtet, Festigkeit und Dynamik
Modellbildung und Simulation -> kommt gleich!
Empfehlungen zur Schwerpunktwahl
Kombination mit einem Anwendungsfeld (z.B. Kraftfahrzeugtechnik,
Medizintechnik, Thermische Turbomaschinen…)
Weiterer Schwerpunkt in der Berechnung, dann aber komplementär
gestalten! (z.B. Strömungslehre, Technische Thermodynamik…)
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
17 21.01.2015
Schwerpunkt 35: Modellbildung und Simulation
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Modellieren
Simulations-
modell
Realität Modell
Validierung
des Modells
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
18 21.01.2015
Schwerpunkt 35: Modellbildung und Simulation
Modelliert und simuliert wird überall im Maschinenbau!
Zielsetzung: Vermittlung von Modellbildungskompetenz
Allgemeine Kenntnisse Modellbildung & Simulation
-> Pflichtfach im Master
Vertiefung durch
fachspezifische Vorlesungen mit Bezug zur Simulation
Veranstaltungen mit Einzelfallstudien
Praktika
-> Kennen + können!
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35
Fachgebiet Rechnergestützte Dynamik
Institut für Technische Mechanik
19 21.01.2015
Aufbau des Schwerpunkts
Kernbereich
Einführung in die Finite-Elemente-Methode (4 LP)
Einführung in die Mehrkörperdynamik (5 LP)
Höhere Technische Festigkeitslehre (4 LP)
Maschinendynamik (5 LP)
Technische Schwingungslehre (5 LP)
Empfehlung:
1x Dynamik, 1x Festigkeitslehre
Prof. Dr. Ing. Carsten Proppe – Vorstellung Schwerpunkte 6 und 35