Netzwerke

• Berechnungen nach Kirchhoff, Strom-/Spannungsquellen-Ersatzschaltungen
• Energie, Leistung

Strömungsfelder

• Strom, Stromdichte, Feldstärke
• Spannung, elektrisches Potential, Berechnung von Strömungsfeldern

Elektrische Felder

• Ladung, Potential, Spannung
• Energie und Kräfte im elektrischen Feld
• Berechnung von symmetrischen Feldern
• Überlagerung von Feldern
• Kapazitätsberechnungen

Magnetische Felder

• Magnetische Induktion, magn. Fluss, magn. Umlaufspannung
• Magnetische Felder in Luft und Eisen
• Induktionsgesetz, Selbstinduktion
• Bewegte Ladungen im magn. Feld
• Kräfte im magn. Feld

Zastrow, D., Elektrotechnik, Wiesbaden, Vieweg, 2004

Weißgerber, W., Elektrotechnik für Ingenieure 1, Wiesbaden, Vieweg, 1992

Frohne, H., Löcherer K.-H., Müller, H., Moeller Grundlagen der Elektrotechnik, Wiesbaden, Teubner, 2005

• Beschreibung von Wechselgrößen
• Vom Zeigerdiagramm zur komplexen Darstellung von Strömen und Spannungen
• Sinusförmige Ströme und Spannungen an Widerstand, Spule und Kondensator, sowie einfache Netzwerke, Ortskurven
• Schwingkreise und Filter
• Dreiphasensysteme
• Transformatoren
• Fourierreihenentwicklung

Weißgerber, W., Elektrotechnik für Ingenieure 2, Wiesbaden, Vieweg, 2000

Informationsdarstellung und Zahlensysteme

• Einführung Bool`sche Algebra
• Prozedurale Programmierung in C
• Aufbau eines C Programms (Dateien, Funktionen, Header, Variablen)
• Console Input/Output
• Operatoren und Konstanten
• Kontrollstrukturen (Sequenz, Schleife, Abfrage) und strukturierte Programmierung
• Structure Charts, Nassi-Shneiderman Diagramme und Flußdiagramme
• Komplexe Datentypen (Arrays, Structs, Unions, Bitfields, Enumerations)
• Zeiger auf primitive und komplexe Datentypen
• Übergabeparameter (Call by Value und Call by Reference)
• File Input/Output und gängige Datenformate
• Dynamisches Memorymanagement
• Präprozessor
• Zeitfunktionen und deren Anwendung
• Grundlegende Algorithmen (Sortieren und Suchen)
• Rekursive Programmierung
• Modularisierung mittels Dynamic Link Libaries (DLL)
• Dokumentation mit doxygen
• Software Tests

• C entpackt, Herbert Schildt (mitp, 2001)
• C für PCs, Peter Prinz; Ulla Kirch-Prinz (mitp, 2002)
• Grundkurs Informatik, Hartmut Ernst (Vieweg, 2003)

Teil 1: Implementierung exemplarischer Programme

• Operatoren und Konstanten
• Console Input/Output
• Kontrollstrukturen (Sequenz, Schleife, Abfrage) und strukturierte Programmierung
• Komplexe Datentypen
• Übergabeparameter (Call by Value und Call by Reference)
• File Input/Output mit Comma-Separated-Values Dateien (*.csv)
• Fakultätsberechnung mittels rekursiver Funktion
• Sortieren mit Bubblesort
• Dynamisches Memorymanagement und Pointerarithmetik

Teil 2: Realisierung des n-Damen-Problems

• Problemanalyse
• Design (Structure Charts)
• Verwendung von Enumerationen, Strukturen, Arrays und Präprozessor Direktiven
• Erstellung des Userinterfaces
• Implementierung des rekursiven Algorithmus
• Implementierung der Programmlogik
• Speichern der Lösungen als csv-Datei mittels einer DLL
• Einbinden der DLL in die Anwendung
• Test des Systems und Durchführung von Laufzeituntersuchungen
• Dokumentation

• C entpackt, Herbert Schildt (mitp, 2001)
• C für PCs, Peter Prinz; Ulla Kirch-Prinz (mitp, 2002)

• Lineare Algebra: Vektoren und Matrizen / Vektor- und Matrixrechnung / lineare Gleichungssysteme / Determinanten
• Analytische Geometrie: Skalarprodukt / Winkelberechnung in 3D / normierte und projizierte Vektoren / Kreuzprodukt / Spatprodukt / Geraden- und Ebenendarstellung in 3D / Abstände und Schnittmengen von Punkten, Geraden, Ebenen / Näherungslösung überbestimmter Gleichungssysteme
• Funktionen und Kurven: Beschreiben, Umkehren, Verketten von Funktionen / Polynome / Interpolation / gebrochenrationale, Potenz-, Wurzel-, trigonometrische, Arkus-, Exponential-, Logarithmus-, Hyperbel-, Area-Funktionen
• Differentialrechnung von Funktionen einer Variablen: Zahlenfolgen / Grenzwerte / Stetigkeit / Differenzierbarkeit / Ableitungen und Ableitungsregeln / Kurvendiskussion / Extremwertaufgaben
• Integralrechnung von Funktionen einer Variablen: Stammfunktionen / Flächeninhalte unter Kurven / Fundamentalsatz / Grundintegrale / Integrationsregeln und -methoden / numerische Integration / Anwendungen

Papula, L., Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 1. Ein Lehr- und Arbeitsbuch für das Grundstudium, 14. Auflage, Wiesbaden, Springer Vieweg, 2014.

Papula, L., Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 2. Ein Lehr- und Arbeitsbuch für das Grundstudium, 14. Auflage, Wiesbaden, Springer Vieweg, 2015.

Papula, L., Mathematische Formelsammlung für Ingenieure und Naturwissenschaftler, 10. Auflage, Wiesbaden, Vieweg + Teubner Verlag, 2009

Papula, L., Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Klausur- und Übungsaufgaben, 4. Auflage, Wiesbaden, Vieweg + Teubner Verlag, 2010

• Komplexe Zahlen: Imaginäre Einheit i / Rechenregeln für komplexe Zahlen / Gaußsche Zahlenebene / kartesische Form, Polarformen (trigonometrisch, exponentiell) / Anwendung / Potenzieren, Radizieren / Fundamentalsatz der Algebra
• Vertiefung der Analysis einer Variablen, insbesondere Kurven in Parameterform, Polarkoordinaten
• Potenzreihenentwicklungen: Zahlenfolgen / Zahlenreihen / Potenzreihen / Taylorreihe / Näherungspolynome
• Fourierreihenentwicklungen: Trigonometrische Polynome, Fourierpolynome bzw. Fourierreihen. 
• Differentialrechnung für Funktionen mehrerer Variablen: Grafische Darstellung / Partielle Differentiation / Ableitungen höherer Ordnung / Tangentialebenen / vollständiges Differential / Extremwertanalyse ohne und mit Nebenbedingung
• Integralrechnung für Funktionen mehrerer Variablen: Anwendungen / kartesische und Polarkoordinaten / Zylinder- und Kugelkoordinaten / Doppel- und Dreifachintegrale / Anwendungen / Masse und Massenträgheitsmoment eines inhomogenen Körpers
• Gewöhnliche Differentialgleichungen:Definitionen / Schwingungsgleichung / Integrationskonstanten / Trennung der Variablen / Inhomogene DGL 1. Ordnung / lineare DGL 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten / freie, gedämpfte, erzwungene Schwingung / Resonanz

Papula, L., Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 1. Ein Lehr- und Arbeitsbuch für das Grundstudium, 14. Auflage, Wiesbaden, Springer Vieweg, 2014.

Papula, L., Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 2. Ein Lehr- und Arbeitsbuch für das Grundstudium, 14. Auflage, Wiesbaden, Springer Vieweg, 2015.

Papula, L., Mathematische Formelsammlung für Ingenieure und Naturwissenschaftler, 10. Auflage, Wiesbaden, Vieweg + Teubner Verlag, 2009

Papula, L., Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Klausur- und Übungsaufgaben, 4. Auflage, Wiesbaden, Vieweg + Teubner Verlag, 2010

• Was ist Messen?
• Signalflussbilddarstellung idealer und realer Messprozesse
• Mathematische Fehlerbeschreibung, systematische und zufälligeFehler; Fehlerfortpflanzung

Spannungs- und Strommessung:

• Anzeigefehler, Belastungsfehler
• Innenwiderstände
• Widerstandsmessmethoden und ihre Fehler

Brückenschaltungen:

• Abgleichbrücke zur Widerstandsmessung
• Ausschlagbrücke in der Sensorik
• Belastungsfehler.

Mühl T., Einführung in die elektrische Messtechnik, 2. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner-Verlag, 2006

- Dioden: Nichtlineares Verhalten, linearisierte Kleinsignalbeschreibung,
differentieller Widerstand, Anwendungen.

- Zenerdioden: Spannungsstabilisierungs- und Spannungsbegrenzungsschaltungen.

- Transistoren: Modell als nichtlineare gesteuerte Quelle, Linearisierung.
Grundschaltungen, Arbeitspunkteinstellung und Empfindlichkeit; Gegenkopplung.
Kleinsignalverstärkung, Eingangs- und Ausgangs- Widerstand, Belastungseffekte.                                 Mehrstufige Verstärker.

- Transistor als Schalter: Funktion, Ansteuerung, Schaltverluste, Schaltzeiten.
Anwendungen in der Digitaltechnik und Leistungselektronik.

- Verlustleistung und thermische Auslegung: Wärmeumsatz, Wärmewiderstand,
Kühlung und Kühlkörperdimensionierung.

Tietze, U., Schenk, C., Gamm, E., Halbleiter-Schaltungstechnik, 15. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2016

Laborversuche zu folgenden Themen:

• Messen mit dem Digitalen Multimeter, Fehleranalyse, belastete Messobjekte
• Abgleich- und Ausschlagbrücken zur Widerstandsbestimmung; Leistungsanpassung
• Messen zeitveränderlicher Größen mit dem Oszilloskop
• Ideale Kondensatoren und Filter
• Frequenzabhängige Netzwerke (Wien-Brücke und Serienschwingkreis)
• Grundschaltungen mit bipolaren Transistoren

Mühl T., Einführung in die elektrische Messtechnik, 2. Auflage, Wiesbaden, Vieweg+Teubner-Verlag, 2006

Mechanik

• Kinematik des Massenpunktes
• Dynamik
• Arbeit, Energie und Leistung
• Stoß
• Rotation starrer Körper
• Mechanik starrer Körper
• Ausgewählte Kapitel der Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen
• Strömungen realer Gase und Flüssigkeiten     

E. Hering, R. Martin, M. Stohrer, Physik für Ingenieure, 10. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2007

Rybach, J., Physik für Bachelors, München, Fachbuchverlag Leipzig, Carl Hanser Verlag, 2008

Geometrische Optik

•  Linsen, Prismen, Brechung, Abbildung, Reflexion
• Optische Instrumente, Lupe, Fernrohr, Mikroskop, Projektor
• Schwingungen und Wellen
• Harmonische Schwingung
• Erzwungene und gedämpfte Schwingungen
• Überlagerung von Schwingungen
• Ausbreitung von Wellen

Thermodynamik

• Wärmeenergie und Temperatur
• Kinetische Gastheorie und Hauptsätze der Thermodynamik
• Elementare Zustandsänderungen und Kreisprozesse

Hering, E., Martin, R., Stohrer, M., Physik für Ingenieure, 10. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2007

Rybach, J., Physik für Bachelors, München, Fachbuchverlag Leipzig, Carl Hanser Verlag, 2008

Es werden von den Studierenden jeweils sechs Laborversuche aus folgenden Themenbereichen durchgeführt:

•  Mechanik
• Optik
• Thermodynamik

Versuchbeschreibungen des Zentrums für Physik, Hochschule Offenburg

Walcher W., Praktikum der Physik, 9. Auflage, Wiesbaden, Teubner, 2009

Grundlagen des Technischen Zeichnens:                                                                                           Zeichnungsformate, Projektionsarten, Anordnung der Ansichten und Linienarten in technischen Zeichnungen

• Bemaßungsregeln und Maßeintragung in Zeichnungen, Längen- und Winkelmaße, technische Oberflächen, Rauheitskenngrößen, Maßtoleranzen, Toleranzangaben, Passungsangaben, Form- und Lagetoleranzen

• Werkstück-Ansichten, Einzelheiten, Freistiche, Zentrierbohrungen, Schnittdarstellung

• Bemaßung von Kegel, Pyramide und Keil, Angaben zur Oberflächenbehandlung (Härteangaben)

• Darstellung von Gewinden und Gewindefreistichen, Schrauben, Senkungen, Werkstückkanten

• Darstellung und Bemaßung von Welle-Nabe-Verbindungen, Wellendichtungen, Federn,   Sicherungsringen, Wälzlagern, Zahnrädern, Schweißverbindungen, Schweißnahtarten

• Positionsnummern, Zeichnungsarten, Schriftfelder, Stücklisten und Faltung auf Ablageformat.

• Die zu behandelnden Themen werden anhand von Übungen vertieft.

Klein, Einführung in die DIN-Normen, Teubner Stuttgart, 2001
Viebahn, Technisches Freihandzeichnen, Springer, 2009
Böttcher, Forberg, Technisches Zeichnen, Teubner Stuttgart, 2008
Hoischen, H., Technisches Zeichnen, 32. Auflage, Berlin, Cornelsen-Verlag, 2009
Fischer, U., Tabellenbuch Metall mit Formelsammlung, Europa-Lehrmittel Verlag, 2008

• Einführung in die Arbeit mit 3D-CAD-Systemen und Systemgrundlagen: Funktionsstruktur und Aufbau von CAD-Systemen, Benutzeroberfläche, Ansichtsmanager, Modellinformationen

• Basiskonstruktionselemente und Modellreferenzen: Koordinatensysteme, Bezugsebenen und Achsen

• Skizzieren und Skizziermethodik: Erzeugung , Bemaßung und Bedingungen von Skizzen

• Bauteilmodellierung und -bearbeitung: Profil- und Rotationskörper, gezogene Teile, Verbundkörper, Rundungen und Fasen, Bohrungen und Gewinde, Rippen, Erstellung von Mustern, Kopieren, Spiegeln und Bewegen von Konstruktionselementen, Flächenmodellierung, Modellanpassungen, Einsatz von Normteilbibliotheken

• Baugruppenmodellierung: Einbau, Austausch und Anpassung von Komponenten, Entwurf von Baugruppenstruktur, Skelettmodelle, Baugruppeninformation

• Zeichnungsableitung aus dem 3D-Modell: Zeichnungseinstellungen, Ableitung normgerechter Zusammenbauzeichnung und Einzelteilzeichnungen, Erzeugung von Modellansichten, Bemaßung, Form- und Lageabweichungen, Oberflächenangaben, Passungen, Erstellung von Stücklisten.

Köhler, P., Pro/ENGINEER Praktikum. Einführende und fortgeschrittene Arbeitstechniken der parametrischen 3D-Konstruktion mit Wildfire 5.0., 5. Auflage, Wiesbaden, Vieweg + Teubner Verlag, 2010
Wyndorps, P., 3D-Konstruktion mit Pro/ENGINEER Wildfire 5.0., 5. Auflage, Europa-Lehrmittel Verlag. 2010
Daryusi, A., CAD Grundlagen. Manuskript, Hochschule Offenburg, 2011
Hoischen, H., Technisches Zeichnen, 32. Auflage, Berlin, Cornelsen-Verlag, 2009
Fischer, U., Tabellenbuch Metall mit Formelsammlung, Europa-Lehrmittel Verlag, 2008
Klein, Einführung in die DIN-Normen, Teubner Stuttgart, 2001

Betrachtungen über die äußeren und inneren Kräfte bei mechanischen Strukturen wie Roboterstrukturen, Trägern, Wellen etc. bilden die Grundlage für die Dimensionierung jeder komplexeren mechanischen Struktur. Die Behandlung innerer Kräfte bereitet auf Fragen der Festigkeit und des Versagens vor.

A) Ausgehend von den Lehrsätzen der Statik (Newtonsche Axiome) werden zentrale, parallele und allgemeine ebene wie auch räumliche Kräftesysteme mit dem Ziel der Bestimmung der Resultierenden auf grafischem und analytischem Wege behandelt.

B) In Fortführung der Betrachtung paralleler Kräftesysteme erfolgt die Berechnung von Körperschwerpunktkoordinaten und daraus abgeleitet die von Massen-, Volumen-, Flächen- und Linienschwerpunkt-Koordinaten durch Aufteilung in elementare Teilgebilde sowie durch Integration.

C) Durch Freischneiden werden unter Ansatz der Gleichgewichtsbedingungen für ebene Kräftesysteme die Lagerreaktionen sowie Schnittgrößen (Normalkraft, Querkraft, Moment) statisch bestimmter Tragwerke wie zweifach gelagerte Balken, Gelenkträger, Fachwerke und Rahmen bestimmt.
Kriterien für statisch bestimmte und statisch unbestimmte Lagerungen sind in diesem Zusammenhang Gegenstand der Betrachtung.

D) In Erweiterung der Gleichgewichtsbedingungen auf dreidimensionale Problemstellungen werden für statisch bestimmte räumliche Systeme die Lagerreaktionen und Schnittlasten bestimmt.

E) Eine weitere statische Problemstellung bildet die Behandlung reibungsbehafteter Systeme.
Auf Basis des Coulombschen Reibungsgesetzes werden Aufgabenstellungen wie schiefe Ebene und Keil, Gewinde-, Zapfen-, Seil- und Rollreibung sowie komplexere Systeme behandelt.

Gross, D., Hauger, W., Schell, W.,Schröder, J., Technische Mechanik, Band I: Statik, Springer 2011

Gross, D., Ehlers, W., Wiggers, P., Formeln und Aufgaben zur Technischen Mechanik 1: Statik, Springer 2008

Hibbeler, R.C., Technische Mechanik, Band 1: Statik, Pearson Studium, 2005

Assmann, B., Technische Mechanik, Band 1: Statik, Pearson Studium, Oldenbourg 2010

Dubbel, H., Beitz, W., Küttner, K-H., Taschenbuch für den Masschinenbau, Springer 2011

Versuche:

• Zugversuch
• Kerbschlagbiegeversuch
• Härteprüfungen (Vickers, Rockwell, Brinell)
• Härten und Vergüten
• Metallografischer Schliff
• Spektralanalyse
• Röntgenprüfung einer Schweißnaht
• Ultraschallprüfung eines Probekörpers
• Magnetpulverprüfungen an unterschiedlichen Teilen
• Eindringprüfungen an unterschiedlichen Teilen

Laborumdrucke, Hochschule Offenburg, 2000

1 Allgemeines zur Vorlesung

2 Einleitung

3 Grundlegende Werkstoffeigenschaften und deren Prüfung

4 Metallische Werkstoffe

5 Die Legierung Eisen Kohlenstoff

6 Stähle und deren Wärmebehandlung

7 Eisengusswerkstoffe

8 Nichteisenmetalle

9 Keramiken und Gläser

10 Kunststoffe

11 Verbundwerkstoffe

W. Weißbach: Werkstoffkunde - Strukturen, Eigenschaften, Prüfung, Vieweg + Teubner Wiesbaden, 2010

M.F. Ashby, D.R.H. Jones: Werkstoffe 1: Eigenschaften, Mechanismen und Anwendungen, Elsevier München, 2006

M.F. Ashby, D.R.H. Jones: Werkstoffe 2: Metalle, Keramiken und Gläser, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe, Elsevier München, 2006

H.-J. Bargel, G. Schulze: Werkstoffkunde, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2005

W.W. Seidel, F. Hahn: Werkstofftechnik - Werkstoffe, Eigenschaften, Prüfung, Anwendung, Carl Hanser Verlag München, 2010