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Numerische Simulation Elektromechanischer Wandler (NumSiElWa)7.5 ECTS
Modulverantwortliche/r: Stefan Rupitsch Lehrende:
Stefan Rupitsch
Startsemester: |
SS 2014 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (SS) |
Präsenzzeit: |
90 Std. | Eigenstudium: |
135 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
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Numerische Simulation Elektromechanischer Wandler
(Vorlesung, 2 SWS, Stefan Rupitsch, Do, 14:15 - 15:45, SR 02.028)
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Übungen zu Numerische Simulation Elektromechanischer Wandler
(Übung, 2 SWS, Michael Nierla, Fr, 8:30 - 10:00, SR 02.028; ab 25.4.2014)
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Projektübung zu Numerische Simulation Elektromechanischer Wandler
(Übung, 2 SWS, Michael Nierla, Do, 16:15 - 17:45, SR 02.028; ab 10.4.2014)
Inhalt:
Es wird der aktuelle Wissensstand auf dem Gebiet der numerischen Simultation gekoppelter Feldprobleme, wie sie typischerweise bei der Analyse und Optimierung von modernen Sensoren und Aktoren auftreten, vermittelt. Schwerpunkte sind dabei die effiziente numerische Behandlung der auftretenden gekoppelten Feldprobleme mit allen ihren Nichtlinearitäten. Als Leitfaden durch die Vorlesung dienen drei praktische Problemstellungen - numerische Simulation eines elektromagnetischen Ventils (Automobiltechnik), eines piezoelektrischen Stapelaktors (Einspritztechnik) und einer mikromechanischen elektrostatischen Ultraschallarrayantenne (medizinische Bildgebung). Die numerische Behandlung der in den einzelnen Teilfeldern - magnetisches, mechanisches, akustisches Feld - auftretenden Nichtlinearität sowie die Algorithmen zur Beschreibung der gekoppelten Feldprobleme werden eingehend besprochen. Als numerisches Diskretisierungsverfahren wird die Finite Elemente Methode (FEM) verwendet.
Lernziele und Kompetenzen:
Die Studierenden
übertragen die Grundlagen der Finiten-Elemente-Methode auf komplexe, gekoppelte Feldprobleme
kennen und verwenden die direkte und die iterative Kopplung von Feldern (z.B. Direkte mechanisch-akustische Kopplung und iterative mechanisch-elektrostatische Kopplung)
geben Methoden zum Lösen von nicht-linearen Problemen wieder (Newtonverfahren, Fixpunktiteration) und vergleichen diese
verwenden Simulationsprogramme (Ansys, NACS) zur Lösung von komplexen, gekoppelten Problemstellungen aus den besprochenen Feldproblemen
wählen zur Lösung der gestellten Aufgaben geeignete Analyseverfahren (statische, transiente, harmonische)
überprüfen ihre Ergebnisse mit Hilfe von analytischen Formeln und geeigneten Visualisierungen (Graphen, Konturverläufe, Potentiallinien)
organisieren selbständig die Bearbeitung der Übungsaufgaben in Gruppen
formulieren und präsentieren ihre Ergebnisse
Literatur:
Kaltenbacher, M.: Numerical Simulation of Mechatronic Sensors and Actuators, 2nd edition, Springer 2007
Organisatorisches:
Empfohlen wird Vorlesung und Übungen "CAE von Sensoren und Aktoren"
Weitere Informationen:
Schlüsselwörter: Finite Elemente, Numerische Simulation, Magnetik, Mechanik, Akustik, Mehrfeldproblem
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
(Po-Vers. 2008 | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Numerische Simulation Elektromechanischer Wandler)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
(Po-Vers. 2013 | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Mechatronics)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Numerische Simulation Elektromechanischer Wandler (Prüfungsnummer: 38501)
(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [1])
- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: SS 2014, 1. Wdh.: SS 2014, 2. Wdh.: keine Wiederholung
1. Prüfer: | Stefan Rupitsch |
Projektübung zu Numerische Simulation Elektromechanischer Wandler (Prüfungsnummer: 38502)
(diese Prüfung gilt nur im Kontext der Studienfächer/Vertiefungsrichtungen [1])
- Studienleistung, Übungsleistung, unbenotet
- Erstablegung: SS 2014, 1. Wdh.: SS 2014, 2. Wdh.: keine Wiederholung
1. Prüfer: | Stefan Rupitsch |
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