Finite Elemente Methoden

• Bachelor Maschinenbau
• Master Mechatronik

https://moodle.hs-bochum.de/course/view.php?id=7717

Die Lehrveranstaltung Finite Elemente Methoden vermittelt die Grundlagen und die praktische Anwendung der Finite-Elemente-Analyse für strukturmechanische Aufgabenstellungen. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie aus einem realen Bauteil ein geeignetes FE-Modell entsteht, welche Annahmen dabei getroffen werden und wie die berechneten Ergebnisse fachlich belastbar bewertet werden können.

• In der Vorlesung wird der vollständige Ablauf einer FE-Analyse behandelt: von der Geometrieaufbereitung und Modellidealisierung über Materialdefinition, Lasten, Lagerungen und Vernetzung bis zur Lösung des Gleichungssystems und zur Interpretation der Ergebnisse. Behandelt werden unter anderem linear-elastisches Materialverhalten, Freiheitsgrade, Ansatzfunktionen, Elementtypen, Steifigkeitsmatrizen, Netzqualität, Netzkonvergenz und grundlegende Nichtlinearitäten. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der kritischen Bewertung typischer Modellannahmen, etwa bei idealisierten Randbedingungen, lokalen Spannungsspitzen, Elementverzerrungen oder der Auswahl geeigneter Ergebnisgrößen.
• In den Übungen und begleitenden Aufgaben werden zentrale Zusammenhänge an konkreten FE-Modellen nachvollzogen. Dazu gehören die Definition von Lasten und Randbedingungen, der Einfluss unterschiedlicher Vernetzungen und Elementansätze, die Auswertung von Verformungen, Spannungen und Reaktionskräften sowie die Beurteilung von Konvergenzverhalten und Modellqualität. Ziel ist nicht nur, FE-Ergebnisse zu erzeugen, sondern deren Aussagekraft und Grenzen einordnen zu können.
• Die Veranstaltung ist bewusst anwendungsorientiert aufgebaut. Mathematische und numerische Grundlagen werden dort eingeführt, wo sie für das Verständnis der Methode und die Bewertung von Simulationsergebnissen erforderlich sind. Im Vordergrund steht ein sicherer Umgang mit der FE-Analyse als ingenieurwissenschaftlichem Werkzeug: Studierende sollen erkennen können, welche Eingaben das Ergebnis beeinflussen, welche Fehlerquellen typisch sind und wann ein berechneter Wert für eine technische Bewertung belastbar ist.