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Technische Schwingungslehre (TSL)5 ECTS (englische Bezeichnung: Mechanical Vibrations)
Modulverantwortliche/r: Kai Willner Lehrende:
Kai Willner, Martin Jerschl, Tim Weidauer
Studienfächer/Prüfungsordnungsmodule:
Einfrieren der UnivIS-Modul-Beschreibung: 2.3.2019
Ingenieurwissenschaftlicher Wahlpflichtbereich (101481)
Technische Schwingungslehre (16292)
Technische Wahlmodule (30450)
7 Technische Mechanik (40959)
7 Technische Mechanik (41364)
M2 Ingenieurwissenschaftliche Kernmodule (GPP) (42938)
Wahlpflichtmodule (45846)
Vertiefungsmodul (45847)
Startsemester: |
SS 2019 | 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, Di, 14:15 - 15:45, H4)
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Tutorium zur Technischen Schwingungslehre (optional)
(Tutorium, 2 SWS, Tim Weidauer et al., Fr, 12:15 - 13:45, H9)
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Übungen zur Technischen Schwingungslehre
(Übung, 2 SWS, Tim Weidauer, Mo, 10:15 - 11:45, H9)
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 2018/2019)
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
Studien-/Prüfungsleistungen:
Technische Schwingungslehre (Prüfungsnummer: 71901)
(englischer Titel: Mechanical Vibrations)
zugeh. "mein campus"-Prüfung: | - 71901 Vorlesung Technische Schwingungslehre (Mechatronik (Bachelor of Science) 2009, Prüfung, Form: Klausur, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: -, 5 ECTS, Prüfung).
- 17102 Technisches Wahlmodul (5 ECTS) (Maschinenbau (Bachelor of Science) 2009w, Prüfung, Form: Studienleistung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 49861 Vertiefungsrichtung Technische Mechanik (5 ECTS) (Mechatronik (Bachelor of Science) 2009, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 49861 Vertiefungsrichtung Technische Mechanik (5 ECTS) (Mechatronik (Master of Science) 2012, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Zehntelnoten, Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 17001 Wahlpflichtmodul (Maschinenbau (Master of Science) 2013, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 17101 Vertiefungsmodul (Maschinenbau (Master of Science) 2013, Prüfung, Form: mehrteilige Prüfung, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 18212 Ingenieurwissenschaftliches Kernmodul (Prüfung, Form: Klausur, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: -, 5 ECTS, Platzhalter).
- 71901 Vorlesung Technische Schwingungslehre (Maschinenbau (Master of Science) 2013, Prüfung, Form: Klausur, Drittelnoten (mit 4,3), Dauer: -, 5 ECTS, Prüfung).
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- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: SS 2019, 1. Wdh.: WS 2019/2020, 2. Wdh.: keine Wiederholung
1. Prüfer: | Kai Willner (100606) |
- Termin: 24.09.2019, 15:00 Uhr, Ort: H 11
Termin: 10.06.2020
Termin: 14.10.2020, 13:30 Uhr, Ort: Tentoria
Termin: 22.03.2021, 08:00 Uhr, Ort: H 8 TechFTermin: 24.09.2019, 15:00 Uhr, Ort: H 11
Termin: 10.06.2020
Termin: 14.10.2020, 13:30 Uhr, Ort: Tentoria
Termin: 22.03.2021, 08:00 Uhr, Ort: H 8 TechF
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