Modul mit Lehrveranstaltungsdetails

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Allgemeine Informationen
Spezielle Kapitel der Festigkeitslehre
Selected Chapters of Strength of Materials
O316
SpezKapFesti-01-BA-M
Prof.Dr. Keindorf, Christian (christian.keindorf@haw-kiel.de)
Prof. Dr. Bohlmann, Berend (berend.bohlmann@haw-kiel.de)
Prof.Dr. Keindorf, Christian (christian.keindorf@haw-kiel.de)
Sommersemester 2026
1 Semester
In der Regel jedes Semester
Deutsch
Studiengänge und Art des Moduls (gemäß Prüfungsordnung)
Studiengang Vertiefungsrichtung Schwerpunkt Modulart Fachsemester
B.Eng. - EOE - Erneuerbare Offshore Energien Wahlmodul
B.Eng. - EOE - Erneuerbare Offshore Energien (7 Sem.) Wahlmodul
Kompetenzen / Lernergebnisse
Kompetenzbereiche: Wissen und Verstehen; Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen; Kommunikation und Kooperation; Wissenschaftliches Selbstverständnis/Professionalität.
Auf dem Gebiet der Betriebsfestigkeit sind die Studierenden mit den Eigenschaften metallischer Werkstoffe bei dynamischer Belastung vertraut. Ihnen sind Wöhlerlinien und die Methoden zur experimentellen Bestimmung bekannt. Sie kennen Belastungskollektive, die Schädigungsrechnung nach Palmgren-Miner und das Nennspannungskonzept. Sie können das Nennspannungskonzept anhand eines exemplarisch ausgewählten Regelwerkes auf praktische Anwendungsfälle anwenden.

Im Bereich der Finiten-Element-Methode kennen die Teilnehmer die Möglichkeiten und auch die Grenzen zur Berechnung strukturmechanischer Bauteile. Sie können geeignete Elemente auswählen, sinnvolle FE-Netze erzeugen, realitätsnahe Lagerungs- und Lastbedingungen definieren und die Ergebnisse kritisch beurteilen. Sie sind in der Lage, die FE-Methode für Stabwerke, Balkensysteme sowie einfache Konstruktionen in 2D und 3D anzuwenden.
Die Studierenden können Aufgaben und Problemstellungen, die ihnen im Rahmen dieser Lehrveranstaltung gestellt werden, im Team analysieren und strukturierte Lösungsansätze erarbeiten.
Gleichzeitig verstehen sie, ihre Ergebnisse zielgerichtet darzustellen und zu präsentieren.
Angaben zum Inhalt
Betriebsfestigkeit:
- Material- und Bauteilversagen bei dynamischer Beanspruchung
- Ausgewählte Schadensfälle
- Wöhlerliniengleichung und die Ermittlung der Wöhlerlinie, statistische Kenngrößen, normierte Wöhlerlinien
- Einfluss von Spannungskonzentrationen, Werkstoff, Mittelspannung, Kollektivform usw.
- Schädigungsberechnung nach Palmgren-Miner
- Nennspannungskonzept

Finite-Element-Methode:
- Physikalische Grundlagen der Finiten-Element-Methode
- Erzeugung von einfachen FE-Modellen in 2D und 3D für strukturmechanische Aufgaben
- Definition von Last- und Lagerungsbedingungen bei einfachen Konstruktionsbeispielen
- Lineare und nicht-lineare Berechnungen (Biegung, Plastizität, Vorspannung, Reibung, Knicken)
- Numerische Simulationen im Zeit- und Frequenzbereich (Ermittlung von Eigenfrequenzen)
- Plausibilitätsprüfung mit Hilfe von analytischen Ansätzen aus der Fachliteratur
Betriebsfestigkeit:
Skript, Musterlösungen für Tafelübungen, Aufgaben mit Musterlösungen zum Selbststudium.
Bücher: Betriebsfestigkeit – Verfahren und Daten zur Bauteilberechnung, E. Haibach, VDI-Verlag, 2002.
Ermüdungsfestigkeit, Grundlagen für Ingenieure, D. Radaj, M. Vormwald, Springer Verlag, 2007.

Finite-Element-Methode:
Skript zur Vorlesung (Deutsch/Englisch)
Müller, G.; Groth, C.: FEM für Praktiker, Band 1: Grundlagen, 8. Auflage, Expert-Verlag, 2007.
Gebhardt, C.: Praxisbuch FEM mit ANSYS Workbench: Einführung in die lineare und nichtlineare Mechanik, Carl Hanser Verlag, 2011.
Rieg, F.; Hackenschmidt, R.; Alber-Laukant, B.: Finite Elemente Analyse für Ingenieure, 5. Auflage, Carl Hanser Verlag, 2014.
Fröhlich, P.: FEM-Anwendungspraxis, 1.Auflage, Vieweg Verlag, 2005.
Huei-Huang, L.: Finite Element Simulations with ANSYS Workbench 14, SDC Publications.
Lehrveranstaltungen

Pflicht

Für dieses Modul sind die folgenden Lehrveranstaltungen zu belegen.

Veranstaltungskürzel Veranstaltungsname Englischer Veranstaltungsname
FEM Einführung in die FE-Methode Introduction in Finite-Element-Method
O316B Einführung in die Betriebsfestigkeit Introduction in fatigue strength

Wahl

Für dieses Modul stehen die folgenden Lehrveranstaltungen zur Wahl.

Veranstaltungskürzel Veranstaltungsname Englischer Veranstaltungsname
FEM Einführung in die FE-Methode Introduction in Finite-Element-Method
Arbeitsaufwand
4 SWS
5,0 Leistungspunkte
48 Stunden
102 Stunden
Modulprüfung
Prüfungsform Dauer Gewichtung wird angerechnet gem. § 11 Satz 2 PVO Benotet Anmerkung
Portfolioprüfung 100 %
Sonstiges
Das Modul 'Spezielle Kapitel der Festigkeitslehre' beinhaltet mit den Veranstaltungen 'Einführung in die Betriebsfestigeit' und 'Einführung in die FE-Methode' zwei wesentliche Kompetenzfelder zur Berechnung und Nachweisführung von Windenergieanlagen und Offshore-Strukturen. Aufgrund ihres oftmals sehr komplexen Aufbaus und der hohen dynamischen Anregungen durch Wind- und Wellenlasten sind die Anlagen und Strukturen über einen langen Zeitraum hohen Betriebsfestigkeitsbelastungen ausgesetzt. Die Bauteilspannungen lassen sich dabei häufig nur durch die FE-Methode ermitteln.
Das Verständnis von Betriebsfestigkeit und FE-Methode ist für einen sicheren und wirtschaftlichen Betrieb der Anlagen unerlässlich.
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