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CAE von Sensoren und Aktoren (CAE)5 ECTS (englische Bezeichnung: CAE of Sensors and Actuators)
Modulverantwortliche/r: Stefan J. Rupitsch Lehrende:
Stefan J. Rupitsch, Michael Nierla
Start semester: |
WS 2019/2020 | Duration: |
1 semester | Cycle: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
60 Std. | Eigenstudium: |
90 Std. | Language: |
Englisch |
Lectures:
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CAE von Sensoren und Aktoren
(Vorlesung, 2 SWS, Michael Nierla, Thu, 12:15 - 13:45, SR 02.028)
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Übungen zu CAE von Sensoren und Aktoren
(Übung, 2 SWS, Daniel Kiefer, Tue, 14:15 - 15:45, SR 02.028; starting 22.10.2019)
Inhalt:
In dieser Lehrveranstaltung werden den Studierenden verschiedene numerische Verfahren zur computergestützten Simulationvon elektromechanischen Sensoren und Aktoren anhand von praktischen Beispielen vermittelt. Dabei werden zuerst in einer kurzen Einführung die Grundlagen der Finiten-Elemente-Methode erläutert. Schwerpunkt der Vorlesung bildet die physikalische Modellierung des elektromagnetischen, mechanischen und akustischen Feldes. In this course, the students are taught various numerical methods concerning the simulation of electromechanical sensors and actuators with the help of practical examples. The course starts with a short introduction to the Finite Element Method. The focus of the course lies on the physical modelling of electromagnetic, mechanical and acoustic fields.
Lernziele und Kompetenzen:
Mit den in dieser Lehrveranstaltung vermittelten Kenntnissen sollen die Studierenden in der Lage sein, Finite-Elemente-Simulationen für den Designprozess von modernen Sensoren und Aktoren anzuwenden (Wirbelstromsensor, Magnetventil, Oberflächenwellenfilter, Ultraschall-Distanzsensor usw.).
Die Studierenden
kennen und erläutern die Grundlagen der Finiten-Elemente-Methode (schwache Formulierung, Diskretisierung, Lösen linearer Gleichungssysteme)
kennen die Grundgleichungen der behandelten Feldprobleme (Akustik, Elektrostatik, Magnetik und Mechanik) und verstehen deren Aussage
verwenden kommerzielle Simulationsprogramme (Comsol, Matlab) zur Lösung von einfachen Problemstellungen aus den besprochenen Feldproblemen
wählen zur Lösung der gestellten Aufgaben geeignete Analyseverfahren (statische, transiente, harmonische, Eigenfrequenz)
überprüfen ihre Ergebnisse mit Hilfe von analytischen Formeln und geeigneten Visualisierungen (Graphen, Konturverläufe, Potentiallinien)
organisieren selbständig die Bearbeitung der Übungsaufgaben
formulieren und präsentieren ihre Ergebnisse
After this course, the students shall be able to apply Finite Element Simulations to the design process of modern sensors and actuators (eddy current sensors, magnetic valves, surface acoustic wave (saw) filters, ultrasound distance sensors etc.).
The students
know and explain the basics of the Finite Element Method (weak formulation, discretization, solution of linear systems of equations)
know the basic equations of the taught physical fields (acoustics, electrostatics, magnetics and mechanics) and understand their meaning
use commercial simulation tools (Comsol, Matlab) to solve simple problems, which deal with the discussed physical fields
select appropriate analysis techniques to solve the given problems (static, transient, harmonic, eigenfrequency analysis)
verify the calculated results by means of analytic formulas and suitable visualizations (graphs, contour plots, potential curves)
organize their work on the exercise task self-dependently
formulate and present their results
Literatur:
Kaltenbacher, M.: Numerical Simulation of Mechatronic Sensors and Actuators, 3rd edition, Springer 2015
Lerch, R.; Sessler, G.; Wolf, D.: Technische Akustik, Springer 2009
Ida, N.; Bastos, J. P. A.: Electromagnetics and Calculation of Fields, Springer 1997
Ziegler, F.: Mechanics of Solids and Fluids, Springer 1995
Weitere Informationen:
Keywords: Computersimulation von elektromechanischen Sensoren und Aktoren, Finite Elemente Methode, elektromagnetische, mechanische, akustische und thermische Feldberechnungen.
Studien-/Prüfungsleistungen:
CAE von Sensoren und Aktoren_ (Prüfungsnummer: 60801)
- Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- weitere Erläuterungen:
erfolgreiche Bearbeitung der Hausaufgaben ist nötig für Zulassung zur Prüfung
- Erstablegung: WS 2019/2020, 1. Wdh.: SS 2020, 2. Wdh.: keine Wiederholung
1. Prüfer: | Stefan J. Rupitsch |
- Termin: 26.10.2020
Termin: 26.03.2021, 11:00 Uhr, Ort: H 7 TechF
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