Die Entwicklung von Bauteilen unterstützt durch numerische Simulationen, etwa mittels Finite-Elemente-Methode (FEM), ist aus der modernen Ingenieursarbeit nicht mehr wegzudenken. Sie erlauben eine virtuelle Bewertung verschiedener Bauteilvarianten und tragen so zu einer effizienten Entwicklung bei. Für den korrekten Einsatz von CAE-Methoden und zur Erzeugung verlässlicher Simulationsergebnisse sind Kenntnisse über methodische Hintergründe sowie eine zielorientierte Vorgehensweise bei Modellaufbau & Simulationsauswertung unerlässlich. Dabei lassen sich durch die Programmierung von Ablauf- und Auswerteskripten wiederkehrende Problemstellungen effizient & automatisiert lösen. Die Untersuchung moderner Materialsysteme wie beispielsweise endlosfaserverstärkter Kunststoffe stellt eine zusätzliche Herausforderung dar. Für diese komplexen Werkstoffe mangelt es häufig an kommerziell verfügbaren Methoden, weshalb die Implementierung eigener Materialmodelle durch geeignete Subroutinen zunehmend erforderlich ist.

In diesem Workshop lernen die Studierenden alltägliche Arbeitsinhalte von Berechnungsingenieuren/-innen kennen. Schrittweise werden die Grundlagen der Finite-Elemente-Methode an praxisnahen Beispielen in Abaqus sowie typische Abläufe bei der Modellerstellung und Auswertung erarbeitet. Darauf aufbauend werden grundlegende Kenntnisse der Skript-Programmierung in Python und der Implementierung von Materialmodellen in Fortran-Subroutinen vermittelt. Ziel der Veranstaltung ist die anwendungsnahe Veranschaulichung der Inhalte durch eine Kombination aus Vorlesungen, begleiteten Hörsaalübungen und dem Lösen von semesterbegleitenden Projektaufgaben in Kleingruppen.

Wesentliche Inhalte:

• Grundlagen der FE-Struktursimulation mit anisotropen Materialien am Beispiel endlosfaserverstärkter Kunststoffe (Abaqus)
• Automatisierter Modellaufbau und Auswertung mit Python
• Effiziente Bewertung der Ergebnisgüte von FE-Simulationen
• Ableitung von Maßnahmen zur Verbesserung der Strukturtragfähigkeit
• Benutzerdefinierte Materialmodellierung (Fortran-Subroutinen)

Lernziele:

Die Studierenden können

• die Grundlagen der Finite-Elemente-Methode verstehen und die FE-Software Abaqus zur Lösung praxisnaher Berechnungsaufgaben anwenden,
• die FE-Modellerstellung sowie die Ergebnisauswertung automatisieren,
• die Simulationsergebnisse bewerten, Fehler identifizieren und Schlussfolgerungen zur Verbesserung der Tragwirkung ableiten,
• die Grundlagen zur Entwicklung von Material-Subroutinen verstehen und für einfache Beispiele umsetzen.

Die Veranstaltung findet immer dienstags um 15:45 Uhr am Campus Ost in Geb. 70.04, Raum 219 statt.

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The event takes place every Tuesday at 3:45 p.m. on Campus East in building 70.04, room 219.