Modulhandbuch: Hochschule Offenburg

Maschinenbau

mit den vier Schwerpunkten: Virtual Engineering, Entwicklung und Konstruktion, Produktion und Management sowie Werkstofftechnik

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Fakultät M+V

Modulhandbuch

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CAD/CAE

Empfohlene Vorkenntnisse

Höhere Mathematik
Technische Mechanik
CAD Grundlagen
Maschinenelemente

Lehrform

Vorlesung/Labor

Lernziele / Kompetenzen

Die Studierenden erlangen vertiefte Kenntnisse im Bereich der rechnergestützten Entwicklung und Untersuchung vorwiegend mechanischer Systeme. Sie lernen aufbauend auf den erworbenen CAD Grundlagenkenntnisse erweiterte Methoden der rechnergestützten Produktentwicklung kennen und vertiefen ihre Fähigkeiten hinsichtlich der effizienten Organisation von größeren Konstruktionsprojekten. Die Studierenden sind in der Lage, mit rechnergestützten Methoden strukturmechanische und maschinendynamische Aufgabenstellungen zu lösen. Sie kennen die Möglichkeiten und Grenzen der Simulationsverfahren. Durch Anwendung der Grundlagen der Festigkeitsrechnung, der Dynamik und der Maschinenelemente können sie die erhaltenen Ergebnisse aus Berechnungsmodellen und Simulationen plausibel analysieren und interpretieren. Dies befähigt die Studierenden, die rechnergestützen Entwicklungsmethoden (zur optimalen Werkstoff-, Prozess- und Maschinenelementeauswahl) zielgerichtet einzusetzen sowie die Möglichkeiten und den Nutzen der Analysewerkzeuge innerhalb des Entwicklungsprozesses sinnvoll einzuschätzen.

Zudem beherrschen die Studierenden die typischen Anwendungsgrundlagen marktüblicher CAE Systeme. Dies versetzt die zukünftigen Ingenieurinnen und Ingenieure in die Lage, im Berufsleben unabhängig von spezifischen CAE Anwendungen die fachlich sinnvolle Entscheidung auf Basis einer soliden Kenntnis der elementaren Arbeitstechniken im Bereich der rechnerbasierten Entwicklungsmethodiken zu treffen. Darüber hinaus wird ihnen der Einstieg in individuelle unternehmensspezifische Softwareanwendungen erheblich erleichtert.

Dauer

SWS

6.0

Aufwand

Lehrveranstaltung	90
Selbststudium / Gruppenarbeit:	90
Workload	180

ECTS

6.0

Leistungspunkte Noten

CAD/CAE: Klausurarbeit, 60 Min., und Laborarbeit

Grundlagen FEM: Laborarbeit

Modulverantwortlicher

Prof. Dr.-Ing. Bernd Waltersberger

Empf. Semester

Haeufigkeit

jedes Semester

Verwendbarkeit

Bachelor MA - Hauptstudium

Veranstaltungen

CAD / CAE

Art	Vorlesung/Labor
Nr.	M+V829
SWS	4.0
Lerninhalt	Einordnung der Begrifflichkeiten CAD, CAE, CAM, FEM, MKS , CFD, PDM innerhalb des Entwicklungsprozesses. Auswahl elementarer anwendungsübergreifender Möglichkeiten erweiterter rechnergestützter Konstruktionstechniken wie z.B. Analyse der Massenwerte, Vereinfachte Baugruppendarstellungen, Erzeugung von Freiformflächen, Blechteilkonstruktionen. Grundlegende informationstechnisch sowie insbesondere die mathematischen Hintergründe der rechnergestützten Entwicklungswerkzeuge. Prinzipielles Vorgehen im Modellbildungsprozess vom physikalischen bis zum mathematischen Modell einer maschinenbaulichen Struktur. Anwendungsübergreifend die grundlegenden Möglichkeiten zur rechnergestützten kinematischen und dynamischen Analyse der aus den Geometriemodellen abgeleiteten Mechanismen (i.Allg. elastische Mehrkörpersysteme). Anwendungsübergreifend die grundlegenden Möglichkeiten zur rechnergestützten Analyse maschinenbaulicher Systeme oder Bauteile hinsichtlich Festigkeit, Stabilität und dynamischem Verhalten. Die rechnergestützten Entwicklungsmethoden werden exemplarisch in Rechnerübungen mittels marktüblicher CAE Software vertieft.
Literatur	Köhler P. Pro/ENGINEER-Praktikum. Wiesbaden: Vieweg+Teubner, 2010 Westermann T. Modellbildung und Simulation: Mit einer Einführung in ANSYS. Berlin: Springer, 2010 Wittenburg J. Dynamics of Multibody Sytems. Berlin: Springer, 2008 Rill G, Schaeffer Thomas. Grundlagen und Methodik der Mehrkörpersimulation. Wiesbaden: Vieweg+Teubner, 2010

Grundlagen FEM

Art	Vorlesung/Labor
Nr.	M+V704
SWS	2.0
Lerninhalt	Theoretische Grundlagen der FEM (Prinzip der virtuellen Verschiebungen, FEM am Dehnstab, einfache Stabsysteme rechnen) ca. 50 % Rechenbeispiele im Labor (ca. 50 %). Es sind etwa 5 Übungsaufgaben nacheinander im Wochenrhythmus zu bearbeiten. Die Bearbeitung erfolgt in Zweier- oder Dreiergruppen. Zur Unterstützung der Bearbeitung werden Lösungshinweise und Begleitmaterialien ausgegeben. Über jede Aufgabe ist kurzfristig ein Bericht anzufertigen, der die Grundlage für die Bewertung darstellt. Die einzelnen Aufgaben werden ständig verändert und behandeln beispielsweise - Biegebalken unter statischer Beanspruchung - Kerbspannungen, z. B. Lochstab unter statischer Beanspruchung - Lochstab unter Ermüdungsbeanspruchung - Temperaturverteilungen (und dadurch induzierte Spannungen) - Bruchmechanische Fragestellungen (z. B. Zugstab/Scheibe mit Innenriss)
Literatur	Finite Elemente - Eine Einführung für Ingenieure, Klaus Knothe, Heribert Wessels (Springer-Verlag, 5. Auflage, 2017, auch als eBook erhältlich) Westermann T. Modellbildung und Simulation: Mit einer Einführung in ANSYS. Berlin: Springer, 2010 FEM für Praktiker, Bd.1: Grundlagen, Günter Müller, Clemens Groth (Expert-Verlag, 2000) FEM für Praktiker, Bd.2: Strukturmechanik, Ulrich Stelzmann, Clemens Groth, Günter Müller (Expert-Verlag, 2000) Finite Elemente für Ingenieure 1 und 2, Betten, (Springer, 2000)