- Grundlagen der FEM in der Strukturmechanik
- Diskretisierung: Vom physikalischen System zum Rechenmodell
- Aufbau eines Finite-Elemente-Netzes (Knoten, Elemente, Freiheitsgrade)
- Definition von Materialien, Randbedingungen und Lasten
- Unterschiede zwischen linearen und nichtlinearen Analysen
- Überblick über gängige FEM-Programme (ANSYS, Abaqus, Nastran, RFEM, Creo Simulate)
- Qualitätsanforderungen an Berechnungsmodelle
Mathematische und physikalische Grundlagen
- Herleitung der Grundgleichungen der FEM
- Matrixformulierung: Steifigkeits-, Massen- und Lastmatrizen
- Lösungsverfahren für Gleichungssysteme (direkt, iterativ)
- Spannungs-, Dehnungs- und Verschiebungsberechnung
- Behandlung von Randbedingungen und Lagerreaktionen
- Stabilität, Konvergenz und Fehlerabschätzung
- Einfluss von Netzfeinheit und Elementtyp
FEM in der Praxis
- Aufbau von 2D- und 3D-FEM-Modellen für Bauteile und Baugruppen
- Durchführung linearer und nichtlinearer Strukturanalysen
- Modalanalyse (Eigenfrequenzen, Schwingungsformen)
- Thermische und gekoppelte Analysen
- Kontaktmodellierung (Flächen-, Punkt- und Reibungskontakte)
- Parametrische Studien und Variantenanalysen
- Automatisierung von FEM-Prozessen im Berechnungsalltag
Auswertung und Dokumentation
- Visualisierung von Spannungen, Dehnungen und Verformungen
- Interpretation und Validierung der Ergebnisse
- Vergleich numerischer und analytischer Berechnungen
- Bewertung der FEM-Ergebnisse im Hinblick auf Sicherheitsfaktoren
- Erstellung prüffähiger FEM-Berichte und Nachweise
- Export der Ergebnisse in PDF, Excel oder Grafikformate
- Dokumentationspflichten für Berechnungsingenieure
Abschlussmodul - Praxisprojekt
- Aufbau und Berechnung eines praxisnahen FEM-Modells
- Analyse verschiedener Lastfälle und Materialparameter
- Vergleich der Simulation mit realen Messergebnissen
- Erstellung eines vollständigen FEM-Berichts
- Präsentation und Abschlussdiskussion