Kernfachmodul Allgemeine Werkstoffeigenschaften (M1-WW1)30 ECTS
Modulverantwortliche/r: Mathias Göken Lehrende:
Mathias Göken
Startsemester: |
WS 2013/2014 | Dauer: |
2 Semester | Turnus: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
345 Std. | Eigenstudium: |
555 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
Bei den optionalen LV handelt es sich um Wahlpflichtveranstaltungen, die im Gesamtumfang von mindestens 13 ECTS (9 SWS) erbracht werden müssen.
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Angewandte Grundlagen der Werkstoffwissenschaften I (WS 2013/2014)
(Vorlesung, 2 SWS, Erik Bitzek et al., Mo, 14:15 - 15:45, 3.31, Martensstr. 5)
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Übungen zu Angewandte Grundlagen der Werkstoffwissenschaften (WS 2013/2014)
(Übung, 2 SWS, Dorothea Amberger et al., Di, 12:15 - 13:45, 3.31, Martensstr. 5; weiterer Ort: Raum 3.15, Martensstr. 5)
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Hochtemperaturwerkstoffe und Intermetallische Phasen (WS 2013/2014 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Steffen Neumeier, Mi, 10:15 - 11:15, 3.31, Martensstr. 5)
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Mikro- und Nanomechanik (WS 2013/2014 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Benoit Merle, Fr, 8:15 - 9:45, H14)
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Anforderungen der Industrie an Werkstoffingenieure (WS 2013/2014 - optional)
(Vorlesung mit Übung, 2 SWS, Peter Weidinger, Mo, 16:00 - 18:00, 3.31, Martensstr. 5; erster Termin: 14.10.2013!)
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Einweisung in die Bedienung des Transmissionselektronenmikroskops (WS 2013/2014 - optional)
(Kurs, 2 SWS, Matthias Korn et al., Termine n. V.)
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Kernfachpraktikum Allgemeine Werkstoffeigenschaften (SS 2014)
(Praktikum, 6 SWS, Heinz Werner Höppel et al., Do, 16:00 - 18:00, 8:00 - 10:00, 3.31, Martensstr. 5; auch für Sommersemesterstarter!!!!)
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Numerische Methoden in den Werkstoffwissenschaften - Atomistische Methoden (SS 2014 - optional)
(Vorlesung mit Übung, 2 SWS, Erik Bitzek, Di, 8:15 - 9:45, CIP Pool WW)
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Tribologie und Oberflächentechnik (SS 2014 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Heinz Werner Höppel, Fr, 10:15 - 11:45, H14; Beginn: 25.04.2014)
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Quantitative Gefügeanalyse(Stereologie) (SS 2014 - optional)
(Vorlesung, 1 SWS, Heinz Werner Höppel, Mo, 10:15 - 11:45, H14; 2. Semesterhälfte, Termine nach Bekanntgabe)
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Einweisung in die Bedienung von Elektronenmikroskopen (SS 2014 - optional)
(Kurs, 2 SWS, Johannes Ast et al., Zeit und Raum n.V.)
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Biomechanik: Mechanische Eigenschaften biologischer Materialien (SS 2014 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Aldo R. Boccaccini et al., Einzeltermine am 28.5.2014, 16.6.2014, 17.6.2014, 9:00 - 16:00, 1.225; 9.7.2014, 9:00 - 12:00, 1.225; Termine siehe oben, unterschiedliche Dozenten)
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Einführung in die Finite Elemente Methode FEM (FEM-WWI) (SS 2014 - optional)
(Kurs, 1 SWS, Aruna Prakash, Blockveranstaltung zu Semesterbeginn)
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Angewandte Grundlagen der Werkstoffwissenschaften 2 (SS 2014)
(Vorlesung, 2 SWS, Mathias Göken, Di, 14:15 - 15:45, 3.31, Martensstr. 5)
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Übungen zu Angewandte Grundlagen der Werkstoffwissenschaften 2 (SS 2014)
(Übung, 2 SWS, Aruna Prakash et al., Di, 12:15 - 13:45, 3.31, Martensstr. 5)
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Röntgenmethoden in der Materialanalyse (SS 2014 - optional)
(Vorlesung, 1 SWS, Steffen Neumeier, jede 2. Woche Mi, 16:15 - 17:45, H14; Beginn: 16.04.)
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Ermüdungsverhalten von Metallen und Legierungen (SS 2014 - optional)
(Vorlesung, 1 SWS, Heinz Werner Höppel, jede 2. Woche Mi, 11:15 - 12:45, 3.31, Martensstr. 5; Beginn: 09.04.)
Empfohlene Voraussetzungen:
Angewandte Grundlagen I+II (Göken, Bitzek, Prakash), V, 2x2 SWS, 6 ECTS
Im Blickpunkt steht die Beziehung zwischen Mikrostruktur / Aufbau der Werkstoffe und ihren mechanischen Eigenschaf-ten. Hierzu werden grundlegende Verformungs- und Schädigungsmechanismen besprochen und auf technisch relevante Legierungen übertragen.
Die Inhalte im Einzelnen:
Mechanische Eigenschaften (Ein- und Vielkristallverformung, Verformungsmechanismen)
Bruchmechanik (Grundlagen, Anwendungen)
mikrostruktureller und atomarer Aufbau auf unterschiedlichen Längenskalen sowie die daraus ableitbare Eigenschaften)
Verbundwerkstoffe
Simulationstechniken und deren Anwendung
Phasenumwandlungen und Ausscheidungskinetik
Übungen zu Angewandten Grundlagen I+II (Amberger, Prakash) 2x2 SWS, 4 ECTS
Anhand von Übungsaufgaben werden die Vorlesungsinhalte der VL Angewandte Grundlagen vertieft. Themenschwerpunkte:
Simulationstechniken
Verformungsmodelle
Ausscheidungskinetik
Experimentelle Techniken
Bruchmechanik
Kernfachpraktikum (Höppel) 6 SWS, 6 ECTS
Praktische Vertiefung der Lehrinhalte der Vorlesungen Angewandte Grundlagen I & II
Versuche:
Wahlpflichtvorlesungen:
Aus folgenden Wahlpflichtvorlesungen kann ausgewählt werden(Mindestumfang: 14 ECTS): Anforderungen an einen Werkstoffingenieur in der industriellen Praxis (Weidinger), V+Ü, 1+1 SWS, 2,5 ECTS
Entwicklungsablauf im Unternehmen
Werkstoffnormung und Spezifikationen
Einführung in die Schadensanalyse
Umgang mit Patenten und Datenbanken
Werkstofftechnische Qualitätsaspekte
Aspekte der Umweltverträglichkeit
Anforderungen an soziale Kompetenz
Übergang von Normprüfkörpern auf Bauteilprüfung
Vertiefung der Vorlesungsinhalte an Fallbeispielen aus der Praxis und Gerätedemonstrationen (Übung)
Mikro-/ Nanomechanik (Merle) V, 2 SWS, 3 ECTS
Größeneffekte in der Plastizität
Mechanische Eigenschaften dünner Schichten, Pillars und Whiskers
Grenzflächenhaftfestigkeit dünner Schichten
Kontaktmechanik (elastisch + plastisch)
Nanoindentierung: Oliver/Pharr Methode, dynamische Indentierung
Schadensanalyse (Weidinger), V+Ü, 1+1 SWS, 2,5 ECTS
Hochtemperaturwerkstoffe und Intermetallische Phasen (Neumeier) V, 2 SWS, 3 ECTS
Grundlagen der Hochtemperaturverformung
Struktur und Eigenschaften Intermetallischer Phasen
Vorstellung unterschiedlicher Werkstoffgruppen (Nickel- und Cobaltbasis-Superlegierungen, TiAl, FeAl, Oxidationsschutzschichten, Hochtemperaturstähle…) mit ihren jeweiligen Eigenschaften und Anwendungen
aktuelle Entwicklungen in diesem Gebiet
Tribologie und Oberflächentechnik (Höppel), V, 2 SWS, 3 ECTS
Beschichtungstechnologien
Grundlagen der Tribologie
Verschleißmechanismen
Einführung in die Oberflächentechnik
Ermüdungsverhalten von Metallen und Legierungen (Höppel), V, 1 SWS, 1,5 ECTS
Grundlagen der Wechselverformung und der Dauerschwingfestigkeit metallischer Werkstoffe
Bedeutung in der Praxis
Durchführung der Ermüdungsversuche
zyklisches Verformungs- und Sättigungsverhalten, zyklisches Gleitverhalten, ermüdungsinduzierte Gefügeänderungen
Bildung und Ausbreitung von Ermüdungsrissen,
Ermüdungslebensdauer
Multiamplitudenbelastung
Weitere spezielle Ermüdungsthemen
Biomechanik (Merle/Prakash) V, 2 SWS, 3 ECTS
Quantitative Gefügeanalyse (Höppel) V+Ü, 1 SWS, 1,5 ECTS
Röntgenmethoden in der Materialanalyse (Neumeier) V, 1 SWS, 1,5 ECTS
Grundlagen der Röntgen-/Synchrotron-/Neutronenbeugung
Experimentelle Methoden
Anwendung in der Materialanalyse (Gitterkonstantenbestimmung, Spannungsanalyse, Texturanalyse,…)
Einführung in die Finite Elemente Methode und Nanoindentierung an Schichten (Prakash) Ü+P, 2 SWS, 2,5 ECTS Numerische Methoden in den Werkstoffwissenschaften (Bitzek) V+Ü, 2 SWS, 3 ECTS
The aim of the course is to build the theoretical basis required to perform and analyze cutting-edge atomistic simulations in materials science, and to provide the students with a “computational toolbox” for the most common tasks in atomistic modeling. The focus of this course lies on direct hands-on teaching. The students will work on little projects related to current research topics. This will enable the students to independently perform simulations using classical molecular dynamics (MD) codes like IMD and QuantumEspresso for DFT calculations. Topics include:
General theory of atomistic simulations
Advanced methods for the generation of atomistic samples
MD integration algorithms for different thermodynamic ensembles (NVE,NVT,NPT)
Energy minimization algorithms and structure optimization
Introduction to Density Functional Theory
Determination of defect properties
Atomic interaction potentials, including EAM
Advanced analysis and visualization methods for atomistic samples
Monte Carlo and kinetic Monte Carlo methods
Modeling thermally activated events: transition state theory, nudged elastic band calculations, hyperdynamic
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Allgemeine Werkstoffeigenschaften | 1. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M1) | Allgemeine Werkstoffeigenschaften)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Kernfachpraktikum M1_WW1 (Prüfungsnummer: 62401)
- Prüfungsleistung, Praktikumsleistung, unbenotet
- Erstablegung: SS 2014
1. Prüfer: | Heinz Werner Höppel |
Kernfachprüfung M1_WW1 (Prüfungsnummer: 62402)
- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 40, benotet
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- weitere Erläuterungen:
Der Umfang der Prüfungen richtet sich nach den ausgewählten (optionalen) Wahlpflichtveranstaltungen.
- Erstablegung: WS 2013/2014
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