11-01-1030-vl Numerische Methoden der Materialwissenschaft

Lehrende: M.Sc. Binbin Lin; Dr.-Ing. Peter Stein; Prof. Ph. D. Bai-Xiang Xu

Veranstaltungsart: Vorlesung

Orga-Einheit: FB11 / Materialwissenschaft

Anzeige im Stundenplan: Num.Meth.MaWi

Fach:

Anrechenbar für:

Semesterwochenstunden: 2

Unterrichtssprache: Deutsch

Min. | Max. Teilnehmerzahl: - | -

Lehrinhalte:
Numerische Simulationsverfahren gewinnen zunehmend an Bedeutung für die Materialwissenschaften, sowohl im Bereich der Grundlagenforschung als auch für industrielle Problemstellungen. Sie komplementieren zum Einen kostpielige und langwierige Testreihen, können zum Anderen aber auch experimentell unzugängliche Phänomene erschliessen.

Der Fokus dieser Vorlesung und der zugehörigen Übungen liegt auf einer Einführung in die theoretischen Grundlagen und die Anwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM) für linear-elastische Problemstellungen. Die Vorlesung behandelt

• die Transformation (von Systemen) partieller Differentialgleichungen in eine variationelle Formulierung,
  
• die Herleitung von Steifigkeitsmatrizen und deren Assemblierung zu einem globalen Gleichungsystem, sowie
  
• die Untersuchung des Konvergenzverhaltens der FEM.
  

• Spannungskonzentrationen in heterogenen Materialien,
  
• thermomechanische Effekte beim Sintern und
  
• die elektromechanische Wechselwirkung in einem PZT-Stapelaktuator.
  

Literatur:

• Raabe, D., "Computational Materials Science: The Simulation of Materials, Microstructures and Properties", Wiley-VCH, 1998
  
• Gross, D., Hauger, W. und Wriggers, P., "Technische Mechanik 4: Hydromechanik, Elemente der höheren Mechanik, Numerische Methoden", Springer, 2009
  

Voraussetzungen:
Gute Kenntnisse in Technischer Mechanik, insbesondere in den Bereichen

• Spannungen und Verzerrungen und ihre tensorielle Darstellung
  
• Materialgesetz für anisotrope Werkstoffe
  
• Variationsformulierung elastischer Probleme
  

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