Lectures

Anmeldung zur den Lehrveranstaltungen

Die Anmeldung zu unseren Lehrveranstaltungen ist ab sofort möglich. Bei teilnahmebeschränkten Veranstaltungen erfolgt die automatische Auslosung über Stud.IP.

Winter Semester

Maschinenbau

Ziel der Lehrveranstaltung

Die Vorlesung soll die Lücke zwischen Abitur und Studium schließen, in dem ein Zusammenhang zwischen physikalischen Effekten und technischen Lösungen hergestellt wird. Dazu werden grundlegende für den Maschinenbau relevante Themen der Physik aufgegriffen und die Grundlagen der Elektrotechnik vermittelt. Zusätzlich wird auf grundlegende Arbeitsweisen zum systematischen Lösen technischer Probleme eingegangen. Studierende sollen technische Lösungen als System und Zusammenspiel der verschiedenen im Maschinenbaustudium vermittelten Fachdisziplinen begreifen. Aus diesem Grund wird die Veranstaltung durch Institute des Maschinenbaus und der Elektrotechnik gehalten. Qualifikationsziele sind:

grundlegende Arbeitsweisen eines Ingenieurs zu benennen und anzuwenden
Wissenslücken zu erkennen und durch eigene Recherchen zu schließen
die Grundlagen systematischen Lösens technischer Probleme zu benennen und anzuwenden
technische Lösungen als System zu beschreiben und zu abstrahieren
einfache technische Problemstellungen mit Hilfe physikalischer Grundlagen und Effekte zu erfassen und auf technische Lösungen zu übertragen
eigene Ideen und Lösungsvorschläge zu beschreiben und mittels digitaler Medienformen einem Publikum vorzustellen

Inhalte

Grundlegendender Einblick ins Maschinenbau-Studium
Einführung in die Produktentwicklung
Systeme und systemische Betrachtungen
physikalische Grundlagen (Newtonsche Mechanik, Schwingungen, Wärme, Energie)
Grundlagen der Elektrotechnik
Lösungsmethoden in Anwendung auf technische Problemstellungen

Weitere Informationen

Numerische Mechanik

Lecture

First lecture: 26.10.2023
Time: Thursday, 11:30 – 13:00
Room: PK 3.4

Exercise

First exercise: 26.10.2023
Time: Thursday, 13:15 – 14:00
Room: PK 3.4

General information

The aim of this lecture is to provide a general introduction into the linear finite element method. In the first years, students of mechanical engineering learn the basic equations for modeling mechanical systems in the limit of small deformations. If the geometry and boundary conditions of a problem are more complicated, the use of a numerical approach for its solution is frequently required. One of the most common numerical solution schemes in solid mechanics is the finite element method. Here, the differential equation describing the displacements of a mechanical system are solved by decomposing the domain and introducing a discretisation based on small entities that are called “finite elements”. In addition to purely mechanical problems, stationary heat transfer problems are also investigated.
Basic knowledge of mechanics is recommended but not mandatory.

Contents

Documentation
Further information/lecture notes will be available on StudIp at the beginning of the lectures.

Recommended literature

Fundamentals of Finite Element Analysis
Hutton
McGraw-Hill, 2004.

Finite Element Analysis – Theory and Practice
Fagan
Lomgman Scientific and Technical, 1992.

The Finite Element Method - A Practical Course
Liu, Quek
Butterworth-Heinemann, 2003.

Lecture

First lecture: 25.10.2023
Time: Wednesday, 13:15 – 14:45

Exercise

First exercise: 25.10.2023
Time: Wednesday, 15:00 – 16:30

General information

After completing this class, students will be familiar with a typical commercial finite element (FE) software that is used both in industry and in academia for practical and research purposes. The students will learn how to evaluate and improve the quality of numerical results by using different solution techniques. Based on canonical and complicated test cases, the students will examine aspects of computational expense, mesh quality, convergence and problems or pitfalls that are relevant to the practitioner.
Basic knowledge of linear and nonlinear finite element methods is recommended, albeit not mandatory

Contents

Documentation
Further information/lecture notes will be available on StudIp at the beginning of term.

Recommended literature

Fundamentals of Finite Element Analysis
Hutton
McGraw-Hill, 2004.

Finite Element Analysis – Theory and Practice
Fagan
Lomgman Scientific and Technical, 1992.

The Finite Element Method - A Practical Course
Liu, Quek
Butterworth-Heinemann, 2003.

Mechanik - Theorie und Experiment

Lecture

First lecture: 24.10.2023
Time: Tuesday, 08:00 -09:30 and Friday, 08:00-09:30
Room: AudiMax

Exercise

First exersice: 24.10.2023
Time: Tuesday, 13:15 - 14:45
Room: AudiMax

General information

Upon completion of this class, students will be familiar with basic concepts and methods of statics and mechanics of materials. The course will put the students in a position to calculate and model elastostatic components and systems.

Content

Basic concepts of mechanics
Free body diagrams
Properties of bodies and systems
Ropes and bars
Statically determinate trusses
Influence lines, stresses
Mohr’s circle, strains
Hooke’s law
Temperature expansion
Moment of area
Bending and torsion of beams
Distribution of shear stress in profiles
Statically indeterminate systems

Documentation
Further information/lecture notes will be available on StudIp at the beginning of the lectures.
The passwords for StudIp will be announced in the first lecture.

Recommended literature

Gross, Hauger, Schnell, Schröder
Technische Mechanik, Band 1: Statik
ISBN 3642138055 Springer-Verlag, 11. Auflage

Gross, Hauger, Schnell
Technische Mechanik, Band 2: Elastostatik
ISBN 3642199836 Springer-Verlag, 11. Auflage

Gross, Ehlers, Wriggers
Formeln und Aufgaben zur Technischen Mechanik 1: Statik
ISBN 3642130275 Springer-Verlag, 10. Auflage

Gross, Ehlers, Wriggers
Formeln und Aufgaben zur Technischen Mechanik 2: Elastostatik, Hydrostatik
ISBN 3642203744 Springer-Verlag, 10. Auflage

Ostermeyer
Mechanik 1: Grundlagen, Statik starrer Körper, Statik elastischer Körper
ISBN 3-936148-01-5
Braunschweiger Schriften zum Maschinenbau
Hrsg.: Fakultät Maschinenbau der TU Braunschweig

Ostermeyer
Mechanik I,II,II: Übungsbuch
ISBN 3-936148-53-8
Braunschweiger Schriften zum Maschinenbau
Hrsg.: Fakultät Maschinenbau der TU Braunschweig

Lecture

First lecture: 23.10.2023
Time: Monday, 09:45 - 11:15 and Friday, 09:45 - 11:15

Exercise

First exercise: 23.10.2023
Time: Monday, 11:30 - 13:00

General information

Matrizenrechnung, Grundbegriffe der Mechanik, Schnittprinzip, System- und Körpereigenschaften, Fachwerke, Spannungen, Verzerrungen, Hookesches Gesetz, Temperaturdehnung, Balkenbiegung und Torsion, statisch unbestimmte Systeme.

Recommended literature

Gross, Hauger, Schnell, Schröder
Technische Mechanik, Band 1: Statik
ISBN 3642138055 Springer-Verlag, 11. Auflage

Gross, Hauger, Schnell
Technische Mechanik, Band 2: Elastostatik
ISBN 3642199836 Springer-Verlag, 11. Auflage

Gross, Ehlers, Wriggers
Formeln und Aufgaben zur Technischen Mechanik 1: Statik
ISBN 3642130275 Springer-Verlag, 10. Auflage

Gross, Ehlers, Wriggers
Formeln und Aufgaben zur Technischen Mechanik 2: Elastostatik

Lecture

First lecture: 25.10.2023
Time: Wednesday, 08:00 - 09:30
Room: PK 3.2

Exercise

First exercise: 25.10.2023
Time: Wednesday, 09:45 - 11:15
Room: PK 3.2

General information

After completing this module, students have acquired the knowledge of fundamental correlations between elasticity theory and the mathematical description for various shell structures and complex material behaviour.

Contents

Stress/Strain
Kinematics
Theory of three-dimensional elasticity
Airy stress function
Membranes
Axisymmetric shell
Plates
Modelling of inelastic material behaviour (viscoelasticity)

Documentation
Further information/lecture notes will be available on StudIp at the beginning of the lectures.

Recommended literature

D. Gross, P. Wriggers, W. Hauger:
Technische Mechanik, Band 4: Hydromechanik, Elemente der Höheren Mechanik, Numerische Methoden,
8. Auflage, Springer Berlin Heidelberg, 2011
ISBN: 978-3-642-16828-4 (Online-Ausg.), 978-3-642-16827-7 (Printausgabe)

W. Schnell, D. Gross, W. Hauger, J. Schröder, W. A. Wall:
Technische Mechanik, Band 2: Elastostatik,
10., neu bearb. Auflage, Springer Berlin Heidelberg, 2009,
ISBN: 978-3-642-00565-7 (Online-Ausg.), 978-3-642-00564-0 (Printausgabe)

J. Wittenburg, E. Pestel:
Festigkeitslehre: Ein Lehr- und Arbeitsbuch. Klassiker der Technik 32,
3. Auflage 2001, Nachdruck in veränderter Ausstattung 2011, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2011,
ISBN: 978-3-642-56457-4 (Online-Ausg.), 978-3-642-20912-3 (Printausgabe)

S. Timoshenko, S. Woinowsky-Krieger:
Theory of Plates and Shells,
2nd edition, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York Toronto London, 1959

L. E. Malvern:
Introduction to the mechanics of a continuous medium,
Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1969,
ISBN: 0-13-487603-2

I. N. Bronstein, K. A. Semendjajew, G. Musiol, H. Mühlig:
Taschenbuch der Mathematik,
5. überarbeitete und erweiterte Auflage,
Verlag Harri Deutsch, 2000 (Nachdruck 2001),
ISBN: 3-8171-2005-2

Lecture

First lecture: 27.10.2023
Time: Friday, 13:15 - 16:30
Room: LK 8 UG -123

Laboratory exercise

Time: The appointments for the experiments will be given in the first meeting.
Room: LK 8 UG -123

General information

An essential requirement for the understanding of load bearing mechanisms in materials as well as for the development of new innovative material models are experimental analyses of these materials. These analyses in turn, require a basic mechanical understanding. In this course, the students will learn about the most important measuring methods for force, voltage and deformation measurement on different scales as well as methods (partly numerical) for the material parameter identification/evaluation. The focus of this course is the independent realisation of experiments by the students. In the lecture (1 SWS) the theoretical fundamentals of measurement methods as well as parameter identification methods are briefly taught before the students carry out extensive experimental examinations within the framework of laboratory exercises (2 SWS).

Contents

Different types of measurement methods
Optical measurement methods
Different material testing methods
Scale- and field-dependent measurement methods, multiscale/multifield measurement methods
Methods of parameter identification
Basics of statistics
Application of material parameters in material models

Documentation
Further information/lecture notes will be available on StudIp at the beginning of the lectures

Recommended literature

Sciammarella, Sciammarella
Experimental Mechanics of Solids
John Wiley & Sons Ltd. 2012

Proulx
Experimental and Applied Mechanics
Publisher: Springer 2011

Molimard
Experimental Mechanics of Solids and Structures
John Wiley & Sons Ltd. 2016S

Adaptronik

Lecture

First lecture: 25.10.2023
Time: Wednesday 13:15 - 14:45

Exercise

First exersice: 31.10.2023
Time: Tuesday, 08:00 - 9:30

Laboratory

This course is offered with and without a lab. If you wish to attend the lab, please register under lab only. You will be automatically enrolled in the lecture or tutorial.

Inhalt der Lehrveranstaltung (2516061)

Schwingungsphänomene und –probleme begleiten den beruflichen Alltag des Ingenieurs. Häufig suchen Ingenieure nach Lösungen zur Unterdrückung unerwünschter Schwingungen. Nach Abschluss dieses Moduls haben die Studierenden wichtige Schwingungsphänomene im Maschinenbau verstanden und Methoden der aktiven Vibrationskontrolle kennengelernt. Dabei spielen Funktionswerkstoffe und ihre strukturintegrierten Sensoren und Aktoren – ganz nach dem Vorbild der Natur als Nerven und Muskeln - eine wesentliche Rolle.

Lecture

First lecture: 26.10.2022
Time: Wednesday, 09:45 - 13:00

Exercise

First exersice: 26.10.2022
Time: Wednesday, 09:45 - 13:00

Laboratory

First lab: 26.10.2022
Time: Wednesday, 09:45 - 13:00

Der adaptive Leichtbau hat folgende Ziele:

Kosteneinsparung an Material durch Ersatz von Konstruktionswerkstoffen durch multifunktionale Werkstoffe
Aufwandminimierung durch multifunktionale Werkstoffe
Verbesserung der Tragfähigkeit, der Steifigkeit, des Schwingungsverhaltens durch Anpassungsfähigkeit ohne Gewichtszunachme

Die Lehrveranstaltung "Adaptiver Leichtbau" bezieht sich auf folgende Anwendungen:

Neue Technologien und Leichtbau

Lecture

First lecture: 26.10.2023
Time: Thursday, 08:00 - 09:30

Exercise

First exersice: 26.10.2023
Time: Thursday, 09:45 - 11:15

Laboratory

This course is offered with and without a lab. If you wish to attend the lab, please register under lab only. You will be automatically enrolled in the lecture or tutorial.

Inhalt der Lehrveranstaltung (2510021)

Das Modul Faserverbundfertigung wird praxisnah im Fertigungslabor des Instituts für Adaptronik und Funktionsintegration stattfinden. Die Studierenden sollen an Hand des interdisziplinären Forschungsgebietes das Fach Funktionsintegration im Leichtbau ein interdisziplinäres Denken in dieser Ingenieurwissenschaft lernen und trainieren. Funktionsintegration im Leichtbau verknüpft werkstoffwissenschaftliche mit fertigungsrelevanten Fähigkeiten.

Im Fertigungslabor sollen die Studierenden die Einflussfaktoren kennenlernen, welche die Qualität des Bauteils aus faserverstärkten Kunststoffen bestimmen. Weiterhin sollen die Studierenden befähigt werden, den Einfluss von Imperfektionen auf die Festigkeit des betreffenden Bauteils abzuschätzen. Die Übung stellt dabei eine wesentliche und anwendungsbezogene Ergänzung zum Vorlesungsstoff dar.

Die Studierenden sollen die Fertigung von Faserverbunden und die zugehörigen Fertigungsschritte verstehen lernen und dabei ihr Verständnis bezüglich dieses Werkstoffs erweitern bzw. festigen. Weiterhin soll aus Sicht des adaptiven Leichtbaus das Potential dieser Werkstoffe für die Adaptronik verstanden werden. Die Studierenden sollten nach der Teilnahme an der Lehrveranstaltung in der Lage sein, einfache fertigungstechnische Aufgaben zu analysieren, abzuarbeiten und zu erweitern.

Faserverbunde zeichnen sich gegenüber Metallen durch ihre anisotropen Eigenschaften aus, was vor allem im Leichtbau ausgenutzt werden kann. Somit ist es möglich diesen Werkstoff gezielt und lastgerecht an der richtigen Stelle einzusetzen. Da der Werkstoff - der Faserverbundkunststoff (FVK) – erst im Zuge der eigentlichen Fertigung des Bauteils entsteht, ist bei dessen Herstellung eine besondere Sorgfalt vonnöten. Um den Studierenden dies näher zu bringen, werden in der Lehrveranstaltung Faserverbundfertigung folgende Inhalte vermittelt:

Theoretische Einführung zu FVK - Richtiger Umgang mit Chemikalien in der FVK-Fertigung
Werkzeuge und deren Vorbehandlung
Halbzeug Vorbereitung
Erstellen und Verstehen eines Infusionsaufbaus
Infusion am Demonstrator-Bauteil
Entformung und Nachbearbeitung.

Weitere Informationen

Strukturdynamik

Messkette und Messystem, Übertragungsverhalten von Messgliedern und Messketten, Lineare Schwinger mit 1 FHG, Schwingungsaufnehmer, Messprinzipien, Messfehler, Signalanalyse, logarithmisches Pegelmaß, Grundlagen Digitaltechnik, Filter, Fourier-Transfomation, Abtasttheorem, Aliasing, Leakage, Mittelwerte, spektrale Leistungsdichte, Kohärenz, Korrelationsfunktion, Autokorrelation, Systeme mit endlich vielen FHG, experimentelle Ermittlung von Systemparametern, experimentelle Modalanalyse, Betriebsschwingformanalyse.

Scriptsprachen

Lecture / Exercise:

First lecture: 27.10.2023
Friday: 11:30 - 13:00

Nach Abschluss der Lehrveranstaltung werden die Studierenden in der Lage sein, selbstständig und sicher mit Python 3 umzugehen und damit einfache Aufgaben aus den Bereichen der Adaptronik, der Strukturdynamik und der Signalverarbeitung zu bearbeiten.

Einführung in die Programmiersprache Python 3
Vektor- und Matrizenrechnung
Lineare Gleichungssysteme
Eigenwerte, Eigenvektoren und Eigenformen
Datenstrukturen
Visualisierung 2D/3D
Import und Export von Daten unterschiedlicher Formate
Funktionen und Subfunktionen
Lösung von gewöhnlichen Differentialgleichungen / Zustandsraumdarstellung
Fast Fourier Transformation
Modellierung und Simulation von Systemen mit Python 3 auf dem Gebiet der Adaptronik, Strukturdynamik, Rotordynamik und der neuronalen Netzwerke

Lecture / Exercise:

First Lecture: 25.10.2023
Time: Wednesday, 08:00 - 11:15

Inhalt der Lehrveranstaltung (2510018)

Nach Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, selbstständig und sicher mit dem Programmpaket MATLAB/SIMULINK umzugehen und damit einfache Aufgaben aus den Bereichen der Adaptronik, der Strukturdynamik, der Signalverarbeitung und der Regelungstechnik zu bearbeiten.

Einführung in Modellierung und Simulation von dynamischen Systemen mit Skriptsprachen am Beispiel MATLAB/SIMULINK
Grundfunktionalitäten wie Matrizen und Funktionen
Zustandsraumdarstellung adaptronische Systeme
Datenstrukturen und Datenfluss in der Simulation adaptonischer Systeme
Fast Fourier Transformation
Übertragungsfunktionen / FRF
Hierarchische Modellierung mit Hilfe grafischer Blöcke
Einfache Regler mit SIMULINK
Modellierung und Simulation adaptronischer Systeme mit MATLAB/SIMULINK
Anwendungen aus dem Gebiet der Adaptronik an Hand von Laborbeispielen

Weitere Informationen

Überfachliche Kompetenzen

Summer Semester

Maschinenbau

Ziel der Lehrveranstaltung

Die Vorlesung soll die Lücke zwischen Abitur und Studium schließen, in dem ein Zusammenhang zwischen physikalischen Effekten und technischen Lösungen hergestellt wird. Dazu werden grundlegende für den Maschinenbau relevante Themen der Physik aufgegriffen und die Grundlagen der Elektrotechnik vermittelt. Zusätzlich wird auf grundlegende Arbeitsweisen zum systematischen Lösen technischer Probleme eingegangen. Studierende sollen technische Lösungen als System und Zusammenspiel der verschiedenen im Maschinenbaustudium vermittelten Fachdisziplinen begreifen. Aus diesem Grund wird die Veranstaltung durch Institute des Maschinenbaus und der Elektrotechnik gehalten. Qualifikationsziele sind:

grundlegende Arbeitsweisen eines Ingenieurs zu benennen und anzuwenden
Wissenslücken zu erkennen und durch eigene Recherchen zu schließen
die Grundlagen systematischen Lösens technischer Probleme zu benennen und anzuwenden
technische Lösungen als System zu beschreiben und zu abstrahieren
einfache technische Problemstellungen mit Hilfe physikalischer Grundlagen und Effekte zu erfassen und auf technische Lösungen zu übertragen
eigene Ideen und Lösungsvorschläge zu beschreiben und mittels digitaler Medienformen einem Publikum vorzustellen

Inhalte

Grundlegendender Einblick ins Maschinenbau-Studium
Einführung in die Produktentwicklung
Systeme und systemische Betrachtungen
physikalische Grundlagen (Newtonsche Mechanik, Schwingungen, Wärme, Energie)
Grundlagen der Elektrotechnik
Lösungsmethoden in Anwendung auf technische Problemstellungen

Weitere Informationen

Mechanik - Theorie und Experiment

Wichtig:

Liebe Studierende, wenn Sie daran interessiert sind, an unserem Modul teilzunehmen, können Sie sich gern direkt über den folgenden Stud.ip-Link ohne Passwortbeschränkung anmelden: