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Technische Schwingungslehre (TSL)5 ECTS (englische Bezeichnung: Mechanical Vibrations)
(Prüfungsordnungsmodul: Technische Schwingungslehre)
Modulverantwortliche/r: Kai Willner Lehrende:
Kai Willner, Martin Jerschl
Startsemester: |
SS 2016 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (SS) |
Präsenzzeit: |
90 Std. | Eigenstudium: |
60 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
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Technische Schwingungslehre
(Vorlesung, 2 SWS, Kai Willner, Mi, 12:15 - 13:45, H6)
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Tutorium zur Technischen Schwingungslehre (optional)
(Tutorium, 2 SWS, Martin Jerschl et al., Mo, 18:15 - 19:45, H9)
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Übungen zur Technischen Schwingungslehre
(Übung, 2 SWS, Martin Jerschl, Mo, 16:15 - 17:45, H6)
Empfohlene Voraussetzungen:
Kenntnisse aus dem Modul Dynamik starrer KörperEs wird empfohlen, folgende Module zu absolvieren, bevor dieses Modul belegt wird:
Dynamik starrer Körper (3V+2Ü+2T) (WS 2015/2016)
Inhalt:
Charakterisierung von Schwingungen Mechanische und mathematische Grundlagen
Allgemeine Lösung zeitinvarianter Systeme
Anfangswertproblem
Fundamentalmatrix
Eigenwertaufgabe
Freie Schwingungen
Erzwungene Schwingungen
Parametererregte Schwingungen
Experimentelle Modalanalyse
Bestimmung der Übertragungsfunktionen
Bestimmung der modalen Parameter
Bestimmung der Eigenmoden
Lernziele und Kompetenzen:
- Wissen
- Die Studierenden kennen verschiedene Methoden die Bewegungsdifferentialgleichungen diskreter Systeme aufzustellen.
Die Studierenden kennen verschiedene Schwingungsarten und Schwingertypen.
Die Studierenden kennen die Lösung für die freie Schwingung eines linearen Systems mit einem Freiheitsgrad und die entsprechenden charakteristischen Größen wie Eigenfrequenz und Dämpfungsmaß.
Die Studierenden kennen eine Reihe von analytischen Lösungen des linearen Schwingers mit einem Freiheitsgrad für spezielle Anregungen.
Die Studierenden kennen die Darstellung eines Systems in physikalischer Darstellung und in Zustandsform.
Die Studierenden kennen die Darstellung der allgemeinen Lösung eines linearen Systems mit mehreren Freiheitsgraden in Zustandsform.
Die Studierenden kennen das Verfahren der modalen Reduktion.
Die Studierenden kennen Verfahren zur numerischen Zeitschrittintegration bei beliebiger Anregung.
Die Studierenden kennen die Definition der Stabilität für lineare Systeme.
- Verstehen
- Die Studierenden können ein gegebenes diskretes Schwingungssystem anhand des zugrundeliegenden Differentialgleichungssystems einordnen und klassifizieren.
Die Studierenden verstehen den Zusammenhang zwischen der physikalischen Darstellung und der Zustandsdarstellung und können die Vor- und Nachteile der beiden Darstellungen beschreiben.
Die Studierenden verstehen die Bedeutung der Fundamentalmatrix und können diese physikalisch interpretieren.
Die Studierenden verstehen die Idee der modalen Reduktion und können ihre Bedeutung bei der Lösung von Systemen mit mehreren Freiheitsgraden erläutern.
Die Studierenden können den Stabilitätsbegriff für lineare Systeme erläutern.
- Anwenden
- Die Studierenden können die Bewegungsdifferentialgleichungen eines diskreten Schwingungssystem auf verschiedenen Wegen aufstellen
Die Studierenden können die entsprechende Zustandsdarstellung aufstellen.
Die Studierenden können fuer einfache lineare Systeme die Eigenwerte und Eigenvektoren von Hand ermitteln und kennen numerische Verfahren zur Ermittlung der Eigenwerte und -vektoren bei großen Systemen.
Die Studierenden können aus den Eigenwerten und -vektoren die Fundamentalmatrix bestimmen und für gegebene Anfangsbedingungen die Lösung des freien Systems bestimmen.
Die Studierenden können ein lineares System mit mehreren Freiheitsgraden modal reduzieren.
Die Studierenden können die analytische Loesung eines System mit einem Freiheitsgrad für eine geeignete Anregung von Hand bestimmen und damit die Lösung im Zeitbereich und in der Phasendarstellung darstellen.
- Analysieren
- Die Studierenden können problemgerecht zwischen physikalischer Darstellung und Zustandsdarstellung wählen und die entsprechenden Verfahren zur Bestimmung der Eigenlösung und gegebenenfalls der partikulären Lösung einsetzen.
- Evaluieren (Beurteilen)
- Die Studierenden können anhand der Eigenwerte bzw. der Wurzelorte das prinzipielle Lösungsverhalten eines linearen Schwingungssystems beurteilen und Aussagen über die Stabilität eines Systems treffen.
Literatur:
Magnus, Popp: Schwingungen, Stuttgart:Teubner 2005
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
- Mechatronik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
(Po-Vers. 2009 | TechFak | Mechatronik (Bachelor of Science) | Wahlpflichtmodule (für alle Studierende des Bachelorstudiums, die vor 01. Oktober 2012 Wahlpflichtmodule begonnen haben) | Wahlpflichtmodule | Katalog | Technische Schwingungslehre)
Dieses Modul ist daneben auch in den Studienfächern "123#67#H", "Berufspädagogik Technik (Master of Education)", "Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science)", "Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)", "Maschinenbau (Bachelor of Science)", "Maschinenbau (Master of Science)", "Mechatronik (Master of Science)", "Medizintechnik (Master of Science)", "Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)", "Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)" verwendbar. Details
Studien-/Prüfungsleistungen:
Technische Schwingungslehre (Prüfungsnummer: 71901)
(englischer Titel: Mechanical Vibrations)
- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 120, benotet, 5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: SS 2016, 1. Wdh.: WS 2016/2017, 2. Wdh.: keine Wiederholung
- Termin: 27.09.2016, 13:00 Uhr, Ort: H 11
Termin: 03.04.2017, 15:30 Uhr, Ort: H 8 TechF
Termin: 26.09.2017, 10:30 Uhr, Ort: Tentoria
Termin: 19.03.2018, 11:00 Uhr, Ort: H 8 TechF
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