317.016 Einführung in die Finite Elemente Methoden
Diese Lehrveranstaltung ist in allen zugeordneten Curricula Teil der STEOP.
Diese Lehrveranstaltung ist in mindestens einem zugeordneten Curriculum Teil der STEOP.

2023W, VO, 2.0h, 3.0EC
TUWEL

Merkmale

  • Semesterwochenstunden: 2.0
  • ECTS: 3.0
  • Typ: VO Vorlesung
  • Format der Abhaltung: Hybrid

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage...

  • ... die Komponenten der Modellbildung und der numerischen Analyse anzugeben und zu beschreiben sowie Modellgleichungen zu analysieren und hinsichtlich ihrer Eigenschaften zu kategorisieren.
  • ... das Konzept eines Vektorraums und damit verbundene Themen wie Skalarprodukt, Norm, Basis, oder diskrete Unterräume zu erklären und relevante Beispiele anzugeben.
  • ... das Konzept der schwachen Ableitung zu definieren und zu benutzen.

 

  • ... für eine gegebene pDGL eine entsprechende schwache Form zu bestimmen und zu analysieren sowie Arten von Randbedingungen zu benennen und gegebene Randbedingungen zu beurteilen und zu nutzen.
  • ... für die FEM relevante Aspekte der Polynominterpolation zu schildern und zu analysieren.

 

  • ... die Galerkin FEM unter Ausnutzung des isoparametrischen Pinzip zu erläutern und anzuwenden, d.h. Ausdrücke für die geometrische Darstellung des Rechengebiets oder für die gesuchte Funktion mithilfe von Interpolationspolynomen zu formulieren.
  • ... Integrale aus der FEM, ggf. mittels numerischer Integration, zu berechnen und geeignete Verfahren auszuwählen sowie das Konzept des Referenzelements und Beispiele hierfür anzugeben, zu erklären und anzuwenden.
  • ... den Assemblierungsprozess zu illustrieren und durchzuführen sowie Eigenschaften des in der FEM entstehenden linearen Gleichungssystems zu evaluieren.

 

  • ... die Anwendung der FEM auf Probleme der Struktur- oder Fluidmechanik zu erläutern und damit verbundene Eigenschaften anzugeben.
  • ... Eigenschaften und Vorgehen bzgl. der in der FEM verwendeten Rechengitter anzugeben und darzustellen.
  • ... Aspekte der (Fehler-)Analyse numerischer Verfahren zu diskutieren und zu beurteilen.
  • ... Zeitdiskretisierungsmethoden zu klassifizieren und anzuwenden.
  • ... die Kollokationsmethode gegenüber Galerkin-FEM abzugrenzen.

 

Inhalt der Lehrveranstaltung

Die Teilnehmer erwerben die Fähigkeit, eine gegebene Differentialgleichung mit der Finite-Elemente-Methode korrekt zu diskretisieren und zu lösen. Dies betrifft insbesondere die Auswahl der Basisfunktionen, Randbedingungen und Lösungsverfahren. Die mathematischen Grundlagen werden angesprochen. Die Vorgehensweise orientiert sich an den im Maschinenbau relevanten Anwendungsproblemen (z. Bsp. Struktur- oder Strömungsmechanik). Auf gängige Fehlerquellen beim Einsatz von Simulationstechniken wird hingewiesen.

Methoden

Online-Vortrag mit Präsentationsunterlagen, Herleitung von Gleichungen, erläuternde Skizzen und Abbildungen; Besprechung von Fallbeispielen

Prüfungsmodus

Schriftlich

Weitere Informationen

Die Vorlesung wird geblockt in den ersten zwei Dritteln des Semesters abgehalten. Die Termine finden in Präsenz statt und werden parallel gestreamt.

Erste Vorlesungseinheit: 03.10.2023

Letzte Vorlesungseinheit: 05.12.2023

Die vorlesungsbegleitende Übung wird im letzten Drittel des Semesters abgehalten.

Vortragende Personen

Institut

LVA Termine

TagZeitDatumOrtBeschreibung
Di.11:00 - 14:0003.10.2023 - 23.01.2024HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden
Einführung in die Finite Elemente Methoden - Einzeltermine
TagDatumZeitOrtBeschreibung
Di.03.10.202311:00 - 14:00HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden
Di.10.10.202311:00 - 14:00HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden
Di.17.10.202311:00 - 14:00HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden
Di.24.10.202311:00 - 14:00HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden
Di.31.10.202311:00 - 14:00HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden
Di.07.11.202311:00 - 14:00HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden
Di.14.11.202311:00 - 14:00HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden
Di.21.11.202311:00 - 14:00HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden
Di.28.11.202311:00 - 14:00HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden
Di.05.12.202311:00 - 14:00HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden
Di.12.12.202311:00 - 14:00HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden
Di.19.12.202311:00 - 14:00HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden
Di.09.01.202411:00 - 14:00HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden
Di.16.01.202411:00 - 14:00HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden
Di.23.01.202411:00 - 14:00HS 18 Czuber - MB Einführung in die Finite Elemente Methoden

Leistungsnachweis

Die Prüfung findet als Präsenzprüfung statt und besteht aus einem Online- und einem Offline-Teil. Beide Teile sind während der kompletten Prüfungszeit freigeschaltet. Sie können sich die Zeit zwischen den beiden Teilen also frei einteilen. Beachten Sie bitte, dass Sie die Bearbeitung des Online-Teils an Ihrem eigenem Computer (Laptop, Tablet-PC o.ä.) durchführen werden. Außerdem benötigen Sie zur Abgabe des Offline-Teils ein Smartphone, mit dem Sie Ihre Abgabe einscannen und bei TUWEL einreichen können. Beide Geräte sollten jeweils über einen Zugang zum WLAN der TU Wien (tunet oder eduroam) und ausreichend Akkulaufzeit verfügen. 

Setzen Sie sich bitte frühzeitig mit uns in Verbindung, falls dies für Sie nicht möglich sein sollte.

Die Bearbeitungszeit beträgt 60 Minuten. Im Anschluss gibt es eine Abgabezeit von 15 Minuten, in der Sie Ihren Offline-Teil in TUWEL hochladen können.

Online-Teil: Für den Online-Teil werden Ihnen die Fragen in TUWEL angezeigt. Sie antworten direkt in TUWEL (beispielsweise durch Klicken oder durch Texteingabe).
Offline-Teil: Für den Offline-Teil werden Ihnen die Aufgaben ebenfalls im TUWEL angezeigt. Sie schreiben Ihre Antwort auf Papier selbst. Das Papier wird von uns zur Verfügung gestellt. Direkt im Anschluss an die Bearbeitungszeit scannen Sie die Antworten ein und laden sie bei der entsprechenden Aufgabe hoch.

Bewertung: Insgesamt gibt es 60 Punkte zu erreichen. Die Notenstufen können Sie folgender Liste entnehmen: S1 ab 88%, U2 ab 75 %, B3 ab 63%, G4 ab 50%, N5 ab 0%

 

 

Prüfungen

TagZeitDatumOrtPrüfungsmodusAnmeldefristAnmeldungPrüfung
Mi.14:00 - 16:0019.06.2024FH Hörsaal 1 - MWB schriftlich18.05.2024 09:00 - 18.06.2024 17:00in TISSEnde SS 2024
Fr.16:00 - 18:0018.10.2024FH Hörsaal 1 - MWB schriftlich17.09.2024 09:00 - 17.10.2024 17:00in TISSAnfang WS 2024/2025
Mi.14:00 - 16:0011.12.2024EI 7 Hörsaal - ETIT schriftlich11.11.2024 09:00 - 10.12.2024 17:00in TISSMitte WS 2024/2025
Mi.15:00 - 17:0022.01.2025Informatikhörsaal - ARCH-INF schriftlich15.12.2024 09:00 - 21.01.2025 17:00in TISSEnde WS 2024/2025
Mi.14:00 - 16:0019.03.2025FH Hörsaal 1 - MWB schriftlich17.02.2025 09:00 - 18.03.2025 17:00in TISSAnfang SS 2025
Fr.11:00 - 13:0016.05.2025HS 18 Czuber - MB schriftlich16.04.2025 09:00 - 15.05.2025 17:00in TISSMitte SS 2025
Mi.14:00 - 16:0018.06.2025FH Hörsaal 1 - MWB schriftlich17.05.2025 09:00 - 17.06.2025 17:00in TISSEnde SS 2025

LVA-Anmeldung

Von Bis Abmeldung bis
03.09.2023 08:00 28.03.2024 22:59 28.03.2024 22:59

Gruppen-Anmeldung

GruppeAnmeldung VonBis
SK03.08.2023 08:0008.06.2024 23:59

Curricula

StudienkennzahlVerbindlichkeitSemesterAnm.Bed.Info
033 245 Maschinenbau Pflichtfach5. SemesterSTEOP
Lehrveranstaltung erfordert die Erfüllung der Studieneingangs- und Orientierungsphase STEOP
033 282 Wirtschaftsingenieurwesen - Maschinenbau PflichtfachSTEOP
Lehrveranstaltung erfordert die Erfüllung der Studieneingangs- und Orientierungsphase STEOP
066 473 Verfahrenstechnik und nachhaltige Produktion Gebundenes Wahlfach
066 482 Wirtschaftsingenieurwesen - Maschinenbau Keine AngabeSTEOP
Lehrveranstaltung erfordert die Erfüllung der Studieneingangs- und Orientierungsphase STEOP
734 Apparate-, Anlagen-, Prozesstechn. Pflichtfach8. Semester
735 Chemieingenieurwesen Pflichtfach8. Semester

Literatur

K.-J. Bathe: Finite Elemente Methoden, Springer Verlag, 1986;

Zienkiewicz, Taylor: The Finite Element Method, Fourth Edition, Mc Graw Hill, 1989; T.J.R.

Hughes: The Finite Element Method, Prentice Hall, 1987

Vorkenntnisse

Kenntnisse aus Mechanik und linearer Algebra

Begleitende Lehrveranstaltungen

Vertiefende Lehrveranstaltungen

Sprache

Deutsch