L.104.22260 Simulation of materials

Veranstaltungsdetails

Lehrende: Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.

Veranstaltungsart: Vorlesung

Orga-Einheit: Maschinenbau

Anzeige im Stundenplan: MaSim

Semesterwochenstunden: 2

Unterrichtssprache: Englisch

Min. | Max. Teilnehmerzahl: - | -

Voraussetzungen und Empfehlungen:
Grundkenntnisse in Mechanik und Mathematik, FEM 1

Ziel der Veranstaltung:
Um eine effiziente Entwicklung industrieller Produkte mit innovativen Materialien zu gewährleisten, sind eine genaue Kenntnis des Materialverhaltens sowie zuverlässige computergestützte Simulationsverfahren erforderlich. Insbesondere kann der Berechnungsingenieur somit mögliche Schwachstellen einer Struktur aufdecken und notwendige konstruktive Änderungen vornehmen.


Bei vielen Werkstoffen des Maschinenbaus, wie z.B. Elastomere, Klebstoffe oder Metalle, wird der Gültigkeitsbereich des linearen Hooke’ schen Gesetzes weit überschritten, so dass geometrisch oder physikalisch nichtlineare Effekte zu berücksichtigen sind. Beispiele für nichtlineares Materialverhalten sind in den nebenstehenden Abbildungen dargestellt.


Die Beschreibung des Materialverhaltens basiert auf der mathematischen Modellbildung. Zur Lösung der nichtlinearen Prozesse ist die Finite-Element-Methode das weltweit führende Verfahren.



Die Veranstaltung soll die wesentlichen Grundlagen und den praktischen Zugang zur Materialsimulation vermitteln. Die wesentlichen Inhalte der Vorlesung sind wie folgt



- Modellgleichungen der Viskoelastizität,

- Rheologische Grundmodule (Feder, Dämpfer)

- zusammengesetzte Module (Maxwell Element)

- Dreidimensionale Modellierung

- Anwendungen des Programms ABAQUS

- Modellgleichungen der Viskoplastizität

Zielgruppe:
Studierende der Studienrichtungen Maschinenbau, Technomathematik, Physik, Informatik

Inhalt:
Modellgleichungen der Viskoelastizität

- Definition der Viskoelastizität ("die Gleichgewichtsspannung")

- Grundmodule ("Hooke"- , Dämpfer), zusammengesetzte Module (Maxwell Element)

- Dreidimensionale Modellierung (Deviatorische und volumetrische Aufteilung der Spannungs- und Verzerrungstensoren)

- Möglichkeiten des Programms ABAQUS

Modellgleichungen der Viskoplastizität

- Definition der Viskoplastizität ("die statische Fliessspannung")

- Grundmodule ("Hooke"- , Dämpfer- und Reibelement), zusammengesetzte Module

- Dreidimensionale Modellierung (Deviatorische und volumetrische Aufteilung der Spannungs- und Verzerrungstensoren)

- Möglichkeiten des Programms ABAQUS

Mehrdimensionale Finite Element Formulierung

- Das Variationsproblem , Galerkinverfahren

- Ansatzfunktionen auf Elementebene, das isoparametrische Konzept

- Lösungsverfahren nichtlinearer Problemstellungen, Möglichkeiten des Programms ABAQUS

Einführung in Kontaktalgorithmen (optional)

Einführung in gemischte FE-Ansätze (optional)

Einführung in geometrisch nichtlineare Problemstellungen (optional)

Anwendungen der FEM in Pre- und Post-Processing

- Pre-processing einfacher geometrischer Strukturen mit ABAQUS CAE

- Viskoelastisches Verhalten dreidimensionaler FE-Strukturen

- Viskoplastisches Verhalten dreidimensionaler FE-Strukturen

- Variation der Materialien, der Elementtypen, der Vernetzung

- Simulation von Kriech- und Relaxationsprozessen

- Gekoppelte thermisch- mechanische Simulationen

- Simulation von Umformprozessen mit grossen plastischen Verformungen

- Post-Processing

Ansprechpartner:
Prof. Mahnken

Literatur:
O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor, The Finite Element Method, 5th edition, Butterworth-Heinemann, 2000

G. A. Holzapfel, Nonlinear Solid Mechanics, John Wiley & Sons, Ltd, 2000

Ergänzende Veranstaltungen:
Vgl. Katalog zum Hauptfach Materialwissenschaften

Wichtige Hinweise:
Aktuelle Corona Seite: https://www.uni-paderborn.de/universitaet/presse-kommunikation/corona-news/ (hier: Lehrveranstaltungen) – Weitergehende Infos dazu erhalten Sie von Ihren Lehrenden

Termine
Datum Von Bis Raum Lehrende
1 Mi, 8. Apr. 2020 14:00 16:00 P 1 4.08 Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
2 Mi, 15. Apr. 2020 14:00 16:00 P 1 4.08 Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
3 Mi, 22. Apr. 2020 14:00 16:00 keine Raumzuteilung wegen digitalem Semester – weitere Infos dazu s. Link unter „Wichtige Hinweise“ Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
4 Mi, 29. Apr. 2020 14:00 16:00 keine Raumzuteilung wegen digitalem Semester – weitere Infos dazu s. Link unter „Wichtige Hinweise“ Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
5 Mi, 6. Mai 2020 14:00 16:00 keine Raumzuteilung wegen digitalem Semester – weitere Infos dazu s. Link unter „Wichtige Hinweise“ Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
6 Mi, 13. Mai 2020 14:00 16:00 keine Raumzuteilung wegen digitalem Semester – weitere Infos dazu s. Link unter „Wichtige Hinweise“ Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
7 Mi, 20. Mai 2020 14:00 16:00 keine Raumzuteilung wegen digitalem Semester – weitere Infos dazu s. Link unter „Wichtige Hinweise“ Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
8 Mi, 27. Mai 2020 14:00 16:00 keine Raumzuteilung wegen digitalem Semester – weitere Infos dazu s. Link unter „Wichtige Hinweise“ Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
9 Mi, 3. Jun. 2020 14:00 16:00 keine Raumzuteilung wegen digitalem Semester – weitere Infos dazu s. Link unter „Wichtige Hinweise“ Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
10 Mi, 10. Jun. 2020 14:00 16:00 keine Raumzuteilung wegen digitalem Semester – weitere Infos dazu s. Link unter „Wichtige Hinweise“ Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
11 Mi, 17. Jun. 2020 14:00 16:00 keine Raumzuteilung wegen digitalem Semester – weitere Infos dazu s. Link unter „Wichtige Hinweise“ Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
12 Mi, 24. Jun. 2020 14:00 16:00 keine Raumzuteilung wegen digitalem Semester – weitere Infos dazu s. Link unter „Wichtige Hinweise“ Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
13 Mi, 1. Jul. 2020 14:00 16:00 keine Raumzuteilung wegen digitalem Semester – weitere Infos dazu s. Link unter „Wichtige Hinweise“ Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
14 Mi, 8. Jul. 2020 14:00 16:00 keine Raumzuteilung wegen digitalem Semester – weitere Infos dazu s. Link unter „Wichtige Hinweise“ Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
15 Mi, 15. Jul. 2020 14:00 16:00 keine Raumzuteilung wegen digitalem Semester – weitere Infos dazu s. Link unter „Wichtige Hinweise“ Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
Verbundene Veranstaltungen
Die Veranstaltung ist mit folgenden Veranstaltungen verbunden:

  • L.104.22260 Simulation of materials

    Lehrveranstaltung

    Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.

    Mi, 8. Apr. 2020 [14:00]-Mi, 15. Jul. 2020 [16:00]

    Aktuell angezeigte Veranstaltung

  • L.104.22460 Simulation of materials (Exercises)

    Lehrveranstaltung

    Dr. Ismail Caylak; Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.

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M.104.6335 Automobiltechnik (WS 2014/15)
M.104.6335 Automobiltechnik (SS 2015)
M.104.6335 Automobiltechnik (WS 2015/16)
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M.104.6335 Automobiltechnik (WS 2016/17)
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M.104.6337 Computergestützte Entwicklung dynamischer Systeme (SS 2018)
M.104.6337 Computergestützte Entwicklung dynamischer Systeme (WS 2018/19)
M.104.6337 Computergestützte Entwicklung dynamischer Systeme (WS 2019/20)
M.104.6337 Computergestützte Entwicklung dynamischer Systeme (SS 2020)
M.104.6350 Fügetechnik (SS 2014)
M.104.6350 Fügetechnik (WS 2014/15)
M.104.6350 Fügetechnik (SS 2015)
M.104.6350 Fügetechnik (WS 2015/16)
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M.104.6350 Fügetechnik (SS 2020)
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M.104.6365 Kunststoffverarbeitung (SS 2014)
M.104.6365 Kunststoffverarbeitung (WS 2014/15)
M.104.6365 Kunststoffverarbeitung (SS 2015)
M.104.6365 Kunststoffverarbeitung (WS 2015/16)
M.104.6365 Kunststoffverarbeitung (SS 2016)
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M.104.6395 Ingenieurinformatik (SS 2014)
M.104.6395 Ingenieurinformatik (WS 2014/15)
M.104.6395 Ingenieurinformatik (SS 2015)
M.104.6395 Ingenieurinformatik (WS 2015/16)
M.104.6395 Ingenieurinformatik (SS 2016)
M.104.6395 Ingenieurinformatik (WS 2016/17)
M.104.6395 Ingenieurinformatik (SS 2017)
M.104.6395 Ingenieurinformatik (WS 2017/18)
M.104.6395 Ingenieurinformatik (SS 2018)
M.104.6395 Ingenieurinformatik (WS 2019/20)
M.104.6395 Ingenieurinformatik (SS 2020)
M.104.6405 Nanotechnologie 2: Materialien und Produkte (WS 2014/15)
M.104.6405 Nanotechnologie 2: Materialien und Produkte (WS 2015/16)
M.104.6405 Nanotechnologie 2: Materialien und Produkte (SS 2018)
M.104.6405 Nanotechnologie 2: Materialien und Produkte (WS 2019/20)
M.104.6405 Nanotechnologie 2: Materialien und Produkte (SS 2020)
M.104.6435 Kunststofftechnik 2: Materialien (WS 2014/15)
M.104.6435 Kunststofftechnik 2: Materialien (SS 2016)
M.104.6435 Kunststofftechnik 2: Materialien (WS 2016/17)
M.104.6435 Kunststofftechnik 2: Materialien (WS 2017/18)
M.104.6435 Kunststofftechnik 2: Materialien (WS 2019/20)
M.104.6435 Kunststofftechnik 2: Materialien (SS 2020)
M.104.6603 Kunststofftechnik (WS 2019/20)
M.104.6603 Kunststofftechnik (SS 2020)
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M.104.6608 Angewandte Mechanik (WS 2019/20)
M.104.6608 Angewandte Mechanik (SS 2020)
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M.104.6609 Prozessketten in der Fertigungstechnik (WS 2019/20)
M.104.6609 Prozessketten in der Fertigungstechnik (SS 2020)
M.104.6610 Leichtbau (WS 2017/18)
M.104.6610 Leichtbau (SS 2018)
M.104.6610 Leichtbau (WS 2018/19)
M.104.6610 Leichtbau (SS 2019)
M.104.6610 Leichtbau (WS 2019/20)
M.104.6610 Leichtbau (SS 2020)
M.104.6611 Metallische Werkstoffe (WS 2019/20)
M.104.6611 Metallische Werkstoffe (SS 2020)
M.104.6612 Werkstoffmechanik (WS 2014/15)
M.104.6612 Werkstoffmechanik (WS 2019/20)
M.104.6612 Werkstoffmechanik (SS 2020)
M.104.6635 Automobiltechnik (WS 2018/19)
M.104.6635 Automobiltechnik (WS 2019/20)
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M.104.6650 Fügetechnik (WS 2019/20)
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M.104.6900 Finite Elemente Modeling (SS 2018)
M.104.6900 Finite Elemente Modeling (SS 2019)
M.104.6900 Finite Elemente Modeling (SS 2020)
M.104.7234 Werkstoffmechanik (SS 2019)
M.104.7234 Werkstoffmechanik (SS 2020)
Veranstaltungseigene Prüfungen
Beschreibung Datum Lehrende Pflicht
1. Prüfungsleistung Fr, 14. Aug. 2020 12:00-14:00 N.N. Ja
2. Prüfungsleistung k.Terminbuchung Ja
Übersicht der Kurstermine
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  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
Lehrende
Prof. Dr. Rolf Mahnken M.Sc.
Dr. Ismail Caylak