Bachelor

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

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

• Introduction
• Modelling 1-D problems
• 1D - Continuum element
• Beam element
• Notation
• Bilinear quadrilateral element
• 2D - Continuum element
• Thermal elements
• Triangular element
• Numerical integration

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: 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

Projektarbeiten auf StudIP:

Projektarbeit Adaptronik

Projektarbeit Festkörpermechanik

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

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:

StudIP

Kurz vor Semesterbeginn werden wir Sie über Stud.ip mit weiteren Details über den Ablauf der Lehrveranstaltung und den Zugang zu Vorlesungs- und Übungsunterlagen kontaktieren. Wir freuen uns auf Ihr Interesse und Ihre Teilnahme.

Sollte die Anmeldung bereits gesperrt sein, tragen Sie sich bitte trotzdem in die Warteliste ein. Sie werden dann hinzugefügt.

Important:

Dear prospective students, If you are interested in enrolling in our module, please register via Stud.ip using the following open-access link:

StudIP

We will contact you in due course via Stud.ip and communicate details on the course organization as well as the access to lecture and exercise materials. We look forward to welcoming you in class.

If the registration is already closed, please enter your name in the waiting list anyway. You will then be added.

Lecture

First lecture: 07.04.2025
Time: Monday 13:15 - 14:45 and Friday 11:30 - 13:00
Room: PK 4.3 (Monday) and PK 4.7 (Friday)

Exercise

First exersice: 07.04.2025
Time: Monday, 15:00 - 16:30
Room: PK 4.3

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

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:

StudIP

Die Teilnahmezahl für die Vorlesung ist aus organisatorischen Gründen beschränkt. Diese Lehrveranstaltung wird mit und ohne Labor angeboten. Diese werden in der ersten Vorlesung vergeben. Gibt es mehr Interessenten als Laborplätze, so werden diese durch ein Losverfahren zugeteilt.

Sollte die Anmeldung bereits gesperrt sein, tragen Sie sich bitte trotzdem in die Warteliste ein. Sie werden dann hinzugefügt.

Important:

Dear prospective students, If you are interested in enrolling in our module, please register via Stud.ip using the following open-access link:

StudIP

The number of participants for the lecture is limited of organizational reasons. This course is offered with and without a laboratory work. These will be awarded in the first lecture. If there are more interested parties than laboratories, they will be allocated by lottery.

If the registration is already closed, please enter your name in the waiting list anyway. You will then be added.

Inhalte:

Begriffsbestimmungen, Zielsetzungen der Aktorik. Grundlagen der heute verfügbaren aktorisch und sensorisch einsetzbaren Funktionswerkstoffe. Anforderungen an die Regelungstechnik. Darstellung der strukturmechanischen und -dynamischen Grundlagen im Hinblick auf Anwendungen in den Bereichen "Luft- und Körperschallreduktion", "Feinpositionierung" und "Gestaltregelung".

Beschreibung grundlegender funktionaler Zusammenhänge und Wirkprinzipien an einfachen Beispielen: Adaptiver Schwingungstilger, Adaptives Interface, Prinzip der modalen Interferenz, Prinzipien der Stellwegvergrößerung.

Konstruktive Lösungskonzepte für Einzelaktoren (Stand Alone Systems) und strukturintegrierte Aktoren inkl. Integrale Stellwegvergrößerung. Anwendungen in den Bereichen Luftfahrt (Flächenflugzeuge, Drehflügler), Raumfahrt (Transport- und Orbitalsysteme), Maschinen- und Anlagenbau sowie Fahrzeugbau (Schienen- und Straßenfahrzeuge).

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:

StudIP

Kurz vor Semesterbeginn werden wir Sie über Stud.ip mit weiteren Details über den Ablauf der Lehrveranstaltung und den Zugang zu Vorlesungs- und Übungsunterlagen kontaktieren. Wir freuen uns auf Ihr Interesse und Ihre Teilnahme.

Sollte die Anmeldung bereits gesperrt sein, tragen Sie sich bitte trotzdem in die Warteliste ein. Sie werden dann hinzugefügt.

Important:

Dear prospective students, If you are interested in enrolling in our module, please register via Stud.ip using the following open-access link:

StudIP

We will contact you in due course via Stud.ip and communicate details on the course organization as well as the access to lecture and exercise materials. We look forward to welcoming you in class.

If the registration is already closed, please enter your name in the waiting list anyway. You will then be added.

Lecture

First lecture: 08.04.2025
Time: Tuesday, 08:00 - 09:30
Room: LK 6.1

Exercise

First excercise: 08.04.2025
Time: Tuesday, 09:45 - 11:15
Room: LK 6.1

General information
After completing this course attendees are familiar with the basic and advanced simulation techniques in biomechanics. Continuum models for the simulation of the nonlinear material behaviour of bones and muscles are introduced. The basics on computational mechanics are reviewed and used in order to implement the models into a finite element framework. Further, fluid dynamics are revised and applied in the field of biomechanics for the computation of the transportation of blood in the circulatory system. Simulations and experiments for the characterisation of the passive material behaviour of skeletal muscles will be realised.

Contents

• Continuum models of bone and soft tissues.
• Numerical implementation and simulation of the models.
• Fluids in biomechanics and their modeling.
• Experimental methods and applications in biomechanics.

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

Recommended literature

Y. C. Fung
Biomechanics. Mechanical properties of living tissues
Spinger Verlag, 1993

Y. C. Fung
Biomechanics. Motion, flow, stress and growth
Spinger Verlag, 1993

G. A. Holzapfel
Nonlinear solid mechanics
John Wiley & Sons, 2000

G. A. Holzapfel, R. W. Ogden
Mechanics of Biological Tissue
Springer, 2010

R. W. Ogden
Nonlinear elastic deformation
Dover, 1999

Projektarbeiten auf StudIP:

Projektarbeit Adaptronik

Projektarbeit Festkörpermechanik