Structural Dynamics (Modul MW2136) (Vorlesung)

Vortragende/r (Mitwirkende/r)Daniel Rixen [L] (Christian Meyer, Morteza Karamooz Mahdiabadi, Fabian Gruber)
Stellung in StudienplänenSiehe TUMonline
Angeboten imSommersemester 2017
Umfang2 Semesterwochenstunden
AnmeldungSiehe „Teilnahmekriterien & Anmeldung“

Ziel (erwartete Lernergebnisse und erworbene Kompetenzen)

Am Ende der Lehrveranstaltung ist der Studierende in der Lage
- Schwingungen in elastische Körpern, Balken und Stäben mathematisch zu beschreiben.
- die Theorie für Finite Elemente in der Dynamik zu verstehen und anzuwenden.
- die wichtigen Methoden für die Modellierung und Simulation von Strukturdynamik zu verstehen, zu programmieren und für realistische Probleme anzuwenden.
- die Dynamik von Strukturen als Kombination von Moden zu beschreiben und zu berechnen.
- Finite Elemente Modelle nach den Methoden von Craig-Bampton und Guyan zu reduzieren.
- die passende Beschreibung zur Modellierung von Dämpfung auszuwählen.
- den Zusammenhang zwischen numerischen Methoden und der Mechanik von Schwingungen zu verstehen.

Inhalt

HINWEIS: DIE VORLESUNG WIRD AUF ENGLISCH GEHALTEN!!!

Die Vorlesung umfasst die allgemeine Beschreibung von Schwingungen in Strukturen, eine Übersicht von verschiedenen Analyseverfahren und eine detaillierte Erklärung von wichtigen numerischen Methoden, die nützlich sind um echte Strukturen zu modellieren und simulieren. Die Haupthemen sind
- Dynamik von elastischen Körpern
- Rayleigh-Ritz Methode und Finite Elemente
- Lineare Lösungsverfahren (auch für singuläre Systeme)
- Modale Superposition und Lösungsverfahren für Eigenwerte
- Dämpfungsmodelle
- Modellreduktion und Substrukturierung
- Modale Sensitivität
- Zeitintegrationsverfahren
- Multi-physische Interaktionen
Zusätzlich wird eine Hausaufgabe gegeben (Projekt in Matlab/Scilab) die als Teil der Prüfung zählt. Es müssen ein Model von einer Struktur und die Lösungsverfahren programmiert werden.

Inhaltliche Voraussetzungen

Der Student muss eine fundierte Kenntnis von Differentialgleichungen, linearer Algebra und Technischer Dynamik haben. Zusätzlich ist Erfahrung in Programmierung (z.B. Matlab oder Scilab) erwünscht. Lehrveranstaltungen die diese Basis abdecken sind z.B.
- MW9016 Technische Mechanik III
- Technische Dynamik
- MW1421 Dynamics of Mechanical Systems
- MW1995 Experimentelle Schwingungsanalyse
- MW1920 Maschinendynamik
- MA9303 Höhere Mathematik 3

Lehr- und Lernmethode

* Vorlesung
* Frontalunterricht (Präsentation mit Folien, Anschrieb, Filmen)
* Demonstration der Methoden mittels Handrechnung und Beispielprogrammen (Matlab)

Es werden folgende Medien eingesetzt:
- Präsentation Folien
- Skript
- Beispielprogramme (Matlab)
Alle Materialien werden über Moodle bereitgestellt.

Studien-/Prüfungsleistungen

Schriftliche oder mündliche Prüfung im Anschluss an die Vorlesungszeit.
Gegenstand der Prüfung sind Verständnisfragen zu den vermittelten theoretischen Konzepten (vgl. Beschreibung und Lernziele), Herleitungen, kurze Sachfragen.
30% der Gesamtnote ergeben sich aus der Teilnote auf die Hausarbeit.

Literatur

1. M. Géradin and D. Rixen. Mechanical Vibrations. Theory and Application to Structural Dynamics. Wiley & Sons, Chichester, 2d edition, 1997.

2. R. Freymann. Strukturdynamik: Ein anwendungsorientiertes Lehrbuch. Springer DE, 2011.

3. R. Craig and A. Kurdila. Fundamentals of Structural Dynamics. Wiley, 2006.

4. K.-J. Bathe. Finite Element Procedures. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1996.

5. T. J. Hughes. The finite element method: linear static and dynamic finite element analysis. Dover Publications. com, 2012.

Online-Informationen