0 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im MaschinenbauProf. Dr. Peter Gumbsch
KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg undnationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu
Schwerpunkt 49: Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Koordinator: Prof. Dr. Peter Gumbsch, IAM-CMS
INSTITUT FÜR ANGEWANDTE MATERIALIEN -- IAM-CMS
1 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
SP49 Zuverlässigkeit im MaschinenbauFür wen ist der Schwerpunkt 49 genau das Richtige?
Freude am und Erfolg im Schwerpunkt 49 sind nicht unwahrscheinlich, wenn ...
bei eher klassischer Ausrichtung
ein ausgeprägtes Interesse am und gute Vorkenntnisse
im Bereich der Werkstoffkunde bestehen
TM und HM während des Bachelor-Studiums
nicht zu schlaflosen Nächten geführt haben
bei eher rechnergestützter Ausrichtung
zusätzlich ein ausgeprägtes Interesse an TM und HM besteht
Spaß am Programmieren vorhanden ist
2 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
Mehrstufen-Nachweiskonzept der Crashsicherheit des ICE3
SP49 Zuverlässigkeit im MaschinenbauBeispiel aus der Praxis
3 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
SP49 Zuverlässigkeit im MaschinenbauBeispiel aus der Praxis
Lebensdauervorhersage von ferritisch-austenitischen Rohrmischschweißverbindungen für moderne Kohlekraftwerke
4 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
SP49 Zuverlässigkeit im MaschinenbauKernfächer
Kat. V.-Nr. Vorlesung Dozent/in SWS Sem. LP Institut
K 2181715Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Ermüdung und Kriechen (Kernfach)
O. Kraft, P. Gumbsch, P. Gruber
2 W 4IAM-WBM
IAM-CMS
K 2181711Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Verformung und Bruch (Kernfach)
P. Gumbsch, O. Kraft, D. Weygand
2 W 4IAM-CMS
IAM-WBM
E 2181740 Atomistic Simulations and Molecular Dynamics L. Pastewka, P. Gumbsch 2 S 4 IAM-CMS
E 2183702 Mikrostruktursimulation B. Nestler 2 W 4 IAM-CMS
E 2183703 Modellierung und Simulation B. Nestler 2 W/S 4 IAM-CMS
E 2182740 Werkstoffmodellierung: versetzungsbasierte Plastizität D. Weygand 2 S 4 IAM-CMS
E 2182732 Einführung in die Materialtheorie M. Kamlah 2 S 4 IAM-WBM
E 2183716 FEM Workshop -- Stoffgesetze K. Schulz, D. Weygand 2 W/S 4 IAM-CMS
E 2181738 Wissenschaftliches Programmieren für Ingenieure D. Weygand, P. Gumbsch 2 W 4 IAM-CMS
E 2182735 Anwendung höherer Programmiersprachen im Maschinenbau D. Weygand 2 S 4 IAM-CMS
E 2161252 Höhere Technische Festigkeitslehre T. Böhlke 2 W 4 ITM
E 2161254 Mathematische Methoden der Festigkeitslehre T. Böhlke 2 W 4 ITM
E 2162280 Mathematische Methoden der Strukturmechanik T. Böhlke 2 S 4 ITM
E 2181720 Grundlagen der nichtlinearen Kontinuumsmechanik M. Kamlah 2 W 4 IAM-WBM
E 2162282 Einführung in die Finite-Elemente-Methode T. Böhlke 2 S 4 ITM
E 2182731 Finite-Elemente Workshop C. Mattheck, D. Weygand 2 S 4IAM-WBM IAM-CMS
Empfohlenes Wahlpflichtfach: 2174576 Systematische Werkstoffauswahl, S. Dietrich(IAM-WK)
5 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
• Kriechen
• Einführung
• Hochtemperaturplastizität
• Kriechmechanismen
• Phänomenologische Beschreibung
• Legierungseinflüsse
KernfachVersagensverhalten von KonstruktionswerkstoffenErmüdung und Kriechen (Kraft / Gumbsch / Gruber, IAM)
Konstruktionswerkstoffe sind vielseitigen Belastungen
ausgesetzt, die zu verschiedenen Ursachen und
Erscheinungsformen des Versagens von Bauteilen führen.
Inhalt
• Ermüdung,
Ermüdungsmechanismen
• Einführung
• Statistische Aspekte
• Lebensdauer
• Stadien der Ermüdung
• Materialwahl
• Thermomechanische Belastung
• Kerben und Kerbformoptimierung
• Fallbeispiel: ICE-Unglück
6 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
Konstruktionswerkstoffe sind vielseitigen Belastungen
ausgesetzt, die zu verschiedenen Ursachen und
Erscheinungsformen des Versagens von Bauteilen führen.
Inhalt
• Einführung
• Grundlagen der Elastizitätstheorie
• Klassifizierung von Spannungen
• Versagen durch plastische Verformung
• Zugversuch, Versetzungen, Verfestigungsmechanismen,
Dimensionierungsrichtlinien
• Verbundwerkstoffe
• Bruchmechanik
• Bruchhypothesen, linear elastische Bruchmechanik,
Risswiderstand, Experimentelle Bestimmung der
Risszähigkeit, Fehlerfeststellung, Risswachstum,
Anwendungen der Bruchmechanik, Atomistik des Bruchs
KernfachVersagensverhalten von KonstruktionswerkstoffenVerformung und Bruch (Gumbsch / Kraft / Weygand, IAM)
Spröd-Duktil-Übergang
CrashExperiment
und Simulation
7 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
SP49 Zuverlässigkeit im Maschinenbau -- Ergänzungsfächereher rechnergestützte Ausrichtung “Werkstoffkunde”
Kat. V.-Nr. Vorlesung Dozent/in SWS Sem. LP Institut
K 2181715Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Ermüdung und Kriechen (Kernfach)
O. Kraft, P. Gumbsch, P. Gruber
2 W 4IAM-WBM
IAM-CMS
K 2181711Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Verformung und Bruch (Kernfach)
P. Gumbsch, O. Kraft, D. Weygand
2 W 4IAM-CMS
IAM-WBM
E 2181740 Atomistic Simulations and Molecular Dynamics L. Pastewka, P. Gumbsch 2 S 4 IAM-CMS
E 2183702 Mikrostruktursimulation B. Nestler 2 W 4 IAM-CMS
E 2183703 Modellierung und Simulation B. Nestler 2 W/S 4 IAM-CMS
E 2182740 Werkstoffmodellierung: versetzungsbasierte Plastizität D. Weygand 2 S 4 IAM-CMS
E 2182732 Einführung in die Materialtheorie M. Kamlah 2 S 4 IAM-WBM
E 2183716 FEM Workshop -- Stoffgesetze K. Schulz, D. Weygand 2 W/S 4 IAM-CMS
E 2181738 Wissenschaftliches Programmieren für Ingenieure D. Weygand, P. Gumbsch 2 W 4 IAM-CMS
E 2182735 Anwendung höherer Programmiersprachen im Maschinenbau D. Weygand 2 S 4 IAM-CMS
E 2182572 Schadenskunde C. Greiner, J. Schneider 2 W 4 IAM-CMS
E 2161252 Höhere Technische Festigkeitslehre T. Böhlke 2 W 4 ITM
E 2161254 Mathematische Methoden der Festigkeitslehre T. Böhlke 2 W 4 ITM
E 2162280 Mathematische Methoden der Strukturmechanik T. Böhlke 2 S 4 ITM
E 2181720 Grundlagen der nichtlinearen Kontinuumsmechanik M. Kamlah 2 W 4 IAM-WBM
E 2162282 Einführung in die Finite-Elemente-Methode T. Böhlke 2 S 4 ITM
E 2182731 Finite-Elemente Workshop C. Mattheck, D. Weygand 2 S 4IAM-WBM IAM-CMS
8 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
Aim
introduction to the physical foundation of particle based simulation methods focussing on molecular dynamics
Content• physics of materials
• MD basics, atom-billard• particle, position, energy, forces,
pair potentials• initial and boundary conditions• time integration
• algorithms
• statics, dynamics, thermodynamics
• MD output
• interaction between particles• pair potential – multi body potentials• principles of quantum mechanics• tight binding methods• dissipative particle dynamics
• application of particle based methods
deformation mechanisms
of nano-crystalline materials
ErgänzungsfachAtomistic Simulations and Molecular Dynamics (Pastewka / Gumbsch, IAM-CMS)
9 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachMikrostruktursimulation(Nestler, IAM-CMS)
Inhalte
Grundlagen - Thermodynamik und Konstruktion von Phasendiagrammen
Grundlagen - Phasenumwandlungsprozessen (flüssig-fest und fest-fest)
Beobachtete Mikrostrukturen in Werkstoffen
Mechanismen der Gefügeausbildung
polykristalline Korngefüge
mehrphasige Mikrostrukturen
(Eutektika, Peritektika, etc.)
Wärme- und Stoffdiffusion
Phasenfeldmodellierung und -simulation
Erweiterung der Phasenfeldmodellierung
um weitere physikalische Felder
Vorlesung mit begleitender Übung / Rechnerpraktikum
3 SWS
Klausur über 90 min
10 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachModellierung und Simulation(Nestler, IAM-CMS)
Inhalte
Splines, Interpolationverfahren, Taylorreihe
Finite Differenzenverfahren
Dynamische Systeme, gewöhnliche Differenzialgleichungen
Raum-Zeit-Probleme, Numerik partieller Differenzialgleichungen
Stoff- und Wärmediffusion
Werkstoffsimulation
parallele und adaptive Algorithmen
Hochleistungsrechnen
Computerpraktikum
Vorlesung mit begleitender Übung / Rechnerpraktikum
3 SWS
Klausur über 90 min
11 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachWerkstoffmodellierung: versetzungsbasierte Plastizität(Weygand, IAM-CMS)
Ziel
Beschreiben und Verstehen des Verformungsverhaltens
aufgrund der kollektiven Versetzungsbewegung
• Elastische Felder von Versetzungen
• Abgleiten, Kristallographie
• Bewegungsgesetze von Versetzungen
in kfz und krz Materialien
• Wechselwirkung zwischen Versetzungen
• Versetzungsdynamik in 2 und 3 Dimensionen
• Kontinuumsbeschreibung von Versetzungen
• Mikrostrukturentwickung -
Gefügeentwicklung - Kornwachstum
Y
Z
X
n1
n2
b1
b2
100 nm
1µm
1mm
12 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachEinführung in die Materialtheorie (Kamlah, IAM-WBM)
Ziel
mathematische Beschreibung des Materialverhaltens als Grundlage
für moderne Berechnungswerkzeuge
Inhalte
• Wiederholung von Grundlagen der Kontinuumsmechanik kleiner Deformationen
• Klassifizierung des Materialverhaltens von Festkörpern
• Stoffgesetze der
• Elastizität
• Viskoeleastizität
• Plastizität
• Viskoplastizität
• Thermoelestizität
• Piezoelektrizität
• Mathematische Form, Eigenschaften, spezielle Lösungen
13 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachFEM Workshop - Stoffgesetze(Schulz / Weygand, IAM-CMS)
Zielstellung
Wiederholung theoretischer Grundlagen und
Vermittlung praxisorientierter Aspekte der
Werkstoffmodellierung
Veranstaltungsmodus
Ergänzung zu „Einführung in die Materialtheorie“
und als Einzelveranstaltung mit den Themen
• Einführung in die FEM-Grundlagen
und grundlegende Stoffgesetzklassen
• Einführung in das Programmpaket ABAQUS
• Simulation von Zugversuchen bei elastischen
und plastischen Werkstoffeigenschaften
• Berücksichtigung zeitabhängigen Materialverhaltens
14 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachWissenschaftliches Programmieren für Ingenieure (Weygand / Gumbsch, IAM-CMS)
Ziel
Vermittlung des theoretischen und praktischen Grundwissen des wissenschaftlichen
Rechnens, um die Analyse und die numerische Behandlung einer wissenschaftlichen
Fragestellung erfolgreich durchzuführen.
Anhand der Übungsaufgabe "Entwicklung einer einfachen Teilchendynamik-
simulation" werden alle Elemente eines Simulationsprogramms behandelt.
Inhalte
Umgang mit Linux/Unix Umgebung
Login - Organisation der Daten - Dateisystem - Shellkommandos - Jobverwaltung - Editoren
Erlernen der Grundelemente der Programmiersprache C++
Aufbau des Quellcodes - Programmierung - Compilation - Debuggen
Umgang mit Bibliotheken, Visualisierung
STL - BLAS - VTK
Konzeption eines Programms: Partikeldynamik
Visualisierung von Daten und Ergebnissen unter Unix
15 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachAnwendung höherer Programmiersprachen im Maschinenbau(Weygand, IAM-CMS)
Die Beschreibung von Materialeigenschaften, zum Beispiel in finite Element
Anwendungen, erfordert häufig Erweiterungen in Form von Materialroutinen.
Ziel der Vorlesung ist es, eine Einführung in höhere Programmiersprachen, Skriptsprachen
und numerische Methoden zu geben, welche die Erstellung und systematische Auswertung
von entsprechenden, numerischen Fragestellungen unter UNIX/Linux ermöglichen.
Anhand vorgeschlagener Programmieraufgaben werden die Elemente der Vorlesung
praktisch in den Übungen umgesetzt.
Lernziele
• Umgang mit Linux / Unix Umgebung: Login - Organisation der Daten - Dateisystem -
Shellkommandos - Jobverwaltung - Editoren
• Fortran 95 / 2003: Aufbau des Quellcodes - Programmierung - Compilation - Debuggen
• Parallelisierung unter OpenMP
• Numerische Methode
• Skriptsprache: awk, Python
• Visualisierung von Daten und Ergebnissen unter Unix
16 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
SP49 Zuverlässigkeit im Maschinenbau -- Ergänzungsfächereher rechnergestützte Ausrichtung “Technische Mechanik”
Kat. V.-Nr. Vorlesung Dozent/in SWS Sem. LP Institut
K 2181715Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Ermüdung und Kriechen (Kernfach)
O. Kraft, P. Gumbsch, P. Gruber
2 W 4IAM-WBM
IAM-CMS
K 2181711Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Verformung und Bruch (Kernfach)
P. Gumbsch, O. Kraft, D. Weygand
2 W 4IAM-CMS
IAM-WBM
E 2181740Atomistic Simulations and Molecular Dynamics (!!! ab SS 2015 in englischer Sprache !!!)
P. Gumbsch, L. Pastewka 2 S 4 IAM-CMS
E 2183702 Mikrostruktursimulation B. Nestler 2 W 4 IAM-CMS
E 2183703 Modellierung und Simulation B. Nestler 2 W/S 4 IAM-CMS
E 2182740 Werkstoffmodellierung: versetzungsbasierte Plastizität D. Weygand 2 S 4 IAM-CMS
E 2182732 Einführung in die Materialtheorie M. Kamlah 2 S 4 IAM-WBM
E 2183716 FEM Workshop -- Stoffgesetze K. Schulz, D. Weygand 2 W/S 4 IAM-CMS
E 2181738 Wissenschaftliches Programmieren für Ingenieure D. Weygand, P. Gumbsch 2 W 4 IAM-CMS
E 2182735 Anwendung höherer Programmiersprachen im Maschinenbau D. Weygand 2 S 4 IAM-CMS
E 2161252 Höhere Technische Festigkeitslehre T. Böhlke 2 W 4 ITM
E 2161254 Mathematische Methoden der Festigkeitslehre T. Böhlke 2 W 4 ITM
E 2162280 Mathematische Methoden der Strukturmechanik T. Böhlke 2 S 4 ITM
E 2181720 Grundlagen der nichtlinearen Kontinuumsmechanik M. Kamlah 2 W 4 IAM-WBM
E 2162282 Einführung in die Finite-Elemente-Methode T. Böhlke 2 S 4 ITM
E 2182731 Finite-Elemente Workshop C. Mattheck, D. Weygand 2 S 4IAM-WBM IAM-CMS
17 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachHöhere Technische Festigkeitslehre(Böhlke, ITM)
18 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachMathematische Methoden der Festigkeitslehre(Böhlke, ITM)
Ziel
systematische Darstellung der mathematischen
Grundlagen und Methoden der Festigkeitslehre
Inhalt• Tensoralgebra
• Vektoren; Basistransformation; dyadisches Produkt; Tensoren 2. Stufe
• Eigenschaften von Tensoren 2. Stufe: Symmetrie, Antimetrie, Orthogonalität etc.
• Eigenwertproblem, Theorem von Cayley-Hamilton, Invarianten; Tensoren höherer Stufe
• Tensoranalysis
• Tensoralgebra und -analysis in schiefwinkligen und krummlinigen Koordinatensystemen
• Differentiation von Tensorfunktionen
• Anwendungen der Tensorrechnung in der Festigkeitslehre
• Kinematik infinitesimaler und finiter Deformationen
• Transporttheorem, Bilanzgleichungen, Spannungstensor
• Elastizitätstheorie
• Thermoelastizitätstheorie
• Plastizitätstheorie
19 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachMathematische Methoden der Strukturmechanik(Böhlke, ITM)
Ziel
Einführung in die grundlegenden Prinzipien der Variationsrechnung und die
Variationsprinzipien der Mechanik sowie in die Homogenisierungsmethoden
zur Beschreibung von Werkstoffen mit Mikrostruktur
Inhalt• Grundlagen der Variationsrechnung
• Funktionale; Frechet-Differential; Gateaux-Differential; Extremwertprobleme; Grundlemma der
Variationsrechnung und Lagrange’scher Delta-Prozess; Euler-Lagrange-Gleichungen
• Anwendungen: Prinzipien der Kontinuumsmechanik
• Variationsprinzipien der Mechanik; Variationsformulierung des Randwertproblems der Elastostatik;
Verfahren von Ritz; Finite-Element-Methode
• Anwendungen: Homogenisierungsmethoden für Werkstoffe mit Mikrostruktur
• Mesoskopische und makroskopische Spannungs- und Dehnungsmaße
• Homogenisierung elastischer Werkstoffeigenschaften I:
Elementare Schranken nach Voigt und Reuss; Hashin-Shtrikman-Schranken
• Homogenisierung elastischer Werkstoffeigenschaften II:
Abschätzungen effektiver elastischer Eigenschaften
20 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachGrundlagen der nichtlinearen Kontinuumsmechanik (Kamlah, IAM-WBM)
Ziel
Einführung in die Kontinuumsmechanik als allgemeiner Rahmen
für multiphysikalische Kontinuumstheorien
Inhalte
• Mathematische Grundlagen: Tensoralgebra und -analysis
• Kinematik
• Materielle Körper und Bewegung
• Deformation, Verzerrung
• Geometrische Linearisierung
• Bilanzgleichungen
• Transporttheoreme, Allgemeine Struktur einer Bilanzrelation
• Bilanzrelationen der Kontinuumsmechanik
• Bilanzrelationen der Thermodynamik
• Spezielle Theorien der Kontinuumsmechanik
21 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
Simulation eines Tiefziehversuchsmit einem anisotropen Material
Zieleinführende Darstellung der Finite-Element-Methode (FEM)
zur Vorbereitung auf eine Tätigkeit in Berechnungs- bzw.
Konstruktionsabteilungen
Inhalt• Einführung, Motivation, Elemente der Tensorrechnung
• Das Anfangs-Randwertproblem
für die lineare Wärmeleitung (1D-Problem)
• Das Randwertproblem (RWP)
der linearen Elastostatik (1D-Problem)
• Raumdiskretisierung bei 3D-Problemen
• Lösung des RWPs der linearen Elastostatik (3D-Problem)
• Lösungsverfahren für lineare Gleichungssysteme
• Spannungsberechnung, Elementtypen
• Fehlerschätzung und Anwenderfehler
ErgänzungsfachEinführung in die Finite-Element-Methode(Böhlke, ITM)
22 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachFinite-Element-Workshop(Weygand / Mattheck, IAM)
23 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
Kat. V.-Nr. Vorlesung Dozent/in SWS Sem. LP Institut
K 2181715Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Ermüdung und Kriechen (Kernfach)
O. Kraft, P. Gumbsch, P. Gruber
2 W 4IAM-WBM
IAM-CMS
K 2181711Versagensverhalten von Konstruktionswerkstoffen:Verformung und Bruch (Kernfach)
P. Gumbsch, O. Kraft, D. Weygand
2 W 4IAM-CMS
IAM-WBM
E 2173562 Schadenskunde C. Greiner, J. Schneider 2 W 4 IAM-CMS
E 2173585 Schwingfestigkeit metallischer Werkstoffe K.-H. Lang 2 W 4 IAM-WK
E 2181745 Auslegung hochbelasteter Bauteile J. Aktaa 2 W 4 IAM-WBM
E 2181708 Biomechanik: Design in der Natur und nach der Natur C. Mattheck 2 W 4 IAM-WBM
E 2181750 Plastizität auf verschiedenen Skalen K. Schulz, C. Greiner 2 W 4 IAM-CMS
E 2181744 Größeneffekte in mikro- und nanostrukturierten Materialien P. Gumbsch, D. Weygand, C. Greiner, P. Gruber, M. Dienwiebel
2 W 4IAM-CMS
IAM-WBM
E 2181710 Mechanik von Mikrosystemen P. Gruber, C. Greiner 2 W 4IAM-WBM IAM-CMS
E 2181730 Bewertung von Schweißverbindungen M. Farajian, P. Gumbsch 2 W 4 IAM-CMS
E 2146190 Konstruktiver Leichtbau N. Burkardt 2 S 4 IPEK
E 2149667 Qualitätsmanagement G. Lanza 2 W 4 WBK
E 2117061 Sicherheitstechnik H. Kany 2 W 4 IFL
SP49 Zuverlässigkeit im Maschinenbau -- Ergänzungsfächereher klassische Ausrichtung “Werkstoffkunde”
Weitere Ergänzungsfächer nach Absprache mit dem/der Dozenten/in und Genehmigung durch Prof. Gumbsch möglich!
24 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
Inhalt
• Ziel, Ablauf und Inhalt von Schadensanalysen
• Untersuchungsmethoden
• Schadensarten
• Schäden durch mechanische Beanspruchung
• Versagen durch Korrosion in Elektrolyten
• Versagen durch thermische Beanspruchung
• Versagen durch tribologische Beanspruchung
• Grundzüge der Versagensbetrachtung
ErgänzungsfachSchadenskunde(Greiner / Schneider, IAM-CMS)
25 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachSchwingfestigkeit metallischer Werkstoffe (Lang, IAM-WK)
Ziele
• Überblick über das Verformungs- und Versagensverhalten
metallischer Werkstoffe unter zyklischer Beanspruchung
• Beschreibung der grundlegenden mikrostrukturellen
Vorgänge als auch der Entwicklung makroskopischer
Schädigungen
• Erkennen von Schädigungen durch zyklische Beanspruchungen
und Bewertung des Schwingfestigkeitsverhalten zyklisch beanspruchter Bauteile
Inhalt
• Einleitung: einige „interessante“ Schadenfälle
• Prüfeinrichtungen
• Zyklisches Spannung-Dehnung-Verhalten
• Rissbildung
• Lebensdauer bei zyklischer Beanspruchung
• Kerbermüdung
• Betriebsfestigkeit
26 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachAuslegung hochbelasteter Bauteile(Aktaa, IAM-WBM)
Stand der Technik
• Regeln gängiger Auslegungsvorschriften:
ASME-PVP, RCC-MR, R5 (BS), KTA
• Klassische Stoffgesetze der
Elasto-Plastizität und des Kriechens
• Lebensdauerregeln für Kriechen, Ermüdung
und Kriech-Ermüdungs-Wechselwirkung
Stand der Forschung
• Fortgeschrittene Stoffgesetze der
Thermo-Elasto-Viskoplastizität
• Kontinuumsmechanische Stoffgesetze
für die Schädigung bei hohen Temperaturen
• Einsatz fortgeschrittener Stoffgesetze bei
der Strukturanalyse von Komponenten
GP7200
27 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachBiomechanik: Design in der Natur und nach der Natur(Mattheck, IAM-WBM)
28 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachPlastizität auf verschiedenen Skalen(Schulz / Greiner, IAM-CMS)
Inhalt• Die Studenten werden an komplexe Themengebiete der Werkstoffmechanik
herangeführt. Dies geschieht durch studentische Vorträge und Besprechung
von bedeutenden Veröffentlichungen aus dem Bereich Plastizität.
29 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachGrößeneffekte in mikro- und nanostrukturierten Materialien(Gumbsch / Weygand / Greiner / Gruber / Dienwiebel, IAM)
Nanotubes
Größeneffekte in metallischen Strukturen
Dünne Schichten
Herstellung,
experimentelle Methoden
Materialeigenschaften
Mikroproben
Größeneffekt
Modellierung des Größeneffektes
Haftschichten: Gecko
Keramiken
Nanotribologie
30 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachMechanik von Mikrosystemen(Gruber / Greiner, IAM)
Eigenschaften
Produkt
Inhalt
Verständnis mechanischer Phänomene
in kleinen Dimensionen
Materialien und deren Eigenschaften
für Mikrosysteme
Messung mechanischer Eigenschaften
von Mikrostrukturen und -materialien
Wirkprinzipien mechanischer Sensoren
Wirkprinzipien Mikroaktoren
Testen
Wirkprinzip
31 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachBewertung von Schweißverbindungen(Farajian / Gumbsch, IAM-CMS)
Inhalt
• Schweißnahtqualität
• Schadensfälle bei Schweißverbindungen
• Bewertung von Kerben, Fehlern
und Eigenspannungen
• Festigkeitskonzepte
• Nenn-, Struktur-, Kerbspannungskonzepte
• Bruchmechanik
• Lebensdauerbewertung
• Maßnahmen zur Verlängerung
der Lebensdauer mittels
Nachbehandlungsverfahren
• Instandsetzung, Ertüchtigung
und Reparaturmaßnahmen
© FhG-IWM
© FhG-IWM
32 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachKonstruktiver Leichtbau(Burkardt, IPEK)
Vermittlung von
Grundlagen des Leichtbaus
klassische und moderne konstruktive Leichtbaumethoden
Allgemeine Aspekte des Leichtbaus
Leichtbaustrategien und -konstruktion
Gestaltungsprinzipien
Versteifungsmethoden
Leichtbaumaterialien
Virtuelle Produktentwicklung
Bionik
Validierung
Recycling
Sicht der Praxis (Industrie-Gastdozenten)
Inh
alte
33 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachQualitätsmanagement(Lanza, WBK)
Inhalte
Total Quality Management und Six-Sigma
Universelle Methoden und Werkzeuge
QM in frühen Produktphasen - Produktdefinition
QM in Produktentwicklung und Beschaffung
QM in der Produktion
Qualitätsmanagementsysteme
Rechtliche Aspekte im QM
34 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
ErgänzungsfachSicherheitstechnik (Kany, IFL)
ZielVermittlung von Basiswissen in den Bereichen Sicherheitstechnik, Gesundheit am Arbeitsplatz
und Arbeitssicherheit in Deutschland, nationale und europäische Sicherheitsregeln sowie
Grundlagen sicherheitsgerechter Maschinenkonstruktionen
Inhalte
• Grundlagen des Arbeitsschutzes
• Sicherheitstechnisches Regelwerk
• Sicherheitstechnische Grundprinzipien
für die Konstruktion von Maschinen,
• Schutzeinrichtungen und -systeme
• Systemsicherheit mit Risikoanalysen
• Elektronik in der Sicherheitstechnik
• Sicherheitstechnik in der Lager- und Fördertechnik
• Elektrische Gefahren
• Ergonomie
schroeder-sicherheit.de
www.kargerthomas.de
© Rockwell Automation GmbH
35 10.07.2015
IAM-CMS
Schwerpunkt 49 -- Zuverlässigkeit im Maschinenbau
Prof. Dr. Peter Gumbsch
SP 2 Antriebssysteme
SP 26 Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
(große Überschneidung möglich!)
SP 25 Leichtbau
SP 33 Mikrosystemtechnik
SP 47 Tribologie
...
SP 5 Berechnungsmethoden im Maschinenbau
SP 6 Computational Mechanics
(große Überschneidung möglich!)
SP 13 Festigkeitslehre / Kontinuumsmechanik
(große Überschneidung möglich!)
SP 35 Modellbildung und Simulation
(große Überschneidung möglich!)
SP49 Zuverlässigkeit im Maschinenbau Partner-Schwerpunkte