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Maschinenbau

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FEM-Verbundlabor

Verbundlabor für numerische Simulation

Das FEM-Labor wurde Ende 2013 gegründet, um die vielfältigen  Forschungsaufgaben und Aktivitäten in der Lehre der Fakultät Maschinenbau im Bereich Finite-Elemente-Simulation zu bündeln. Das Arbeitsgebiet des Labors reicht von Strukturanalysen, Festigkeitsanalysen, dynamischen Berechnungen bis hin zur Strömungssimulation mit finiten Elementen und finiten Volumen.

Das FEM-Labor ist auf folgenden Gebieten aktiv:

  • Laborausbildung der Studenten aus den Studiengängen MKE, MEP, VUB, ASE, MME und WIM
  • FEM-Berechnungen im Bereich Strukturmechanik und Strömungsmechanik
  • Grundlagenschulungen im Bereich FEM


Die angebotenen Dienstleistungen und Schulungen werden von Professoren der Hochschule (siehe Team) durchgeführt. Die gute hochschulinterne Zusammenarbeit ermöglicht es dem Labor weiterhin auf Know-How vieler anderer Labore und Experten der Hochschule zurückzugreifen.


Kontakt:

Prof. Dr. Burkhard Lege
Tel: +49 7531 206-309
E-Mail: lege@htwg-konstanz.de
Raum: H104

FEM-Labor, Raum A133 nach der Renovierung im Mai 2015

Laborraum A133



Was ist FEM?


Die Finite-Elemente-Methode (FEM) ist ein numerisches Verfahren zur näherungsweisen Lösung von Differentialgleichungen (z.B. Differentialgleichung der Elastizitätstheorie in der Strukturmechanik). Das zu untersuchende Berechnungsgebiet wird in eine beliebig große Anzahl von endlich kleinen (finiten) Elementen unterteilt. Es werden für jedes Element Ansatzfunktionen definiert. Diese Ansatzfunktionen setzt man in die zu lösende Differentialgleichung ein. Man erhält zusammen mit den Anfangs-, Rand- und Übergangsbedingungen ein Gleichungssystem, welches numerisch gelöst wird.


In den letzten Jahrzehnten hat sich die numerischen Simulation auch dank der Computerentwicklung zu einem unverzichtbaren Werkzeug im Ingenieurwesen entwickelt. Sie dient der Berechnung und Analyse komplexer Bauteile und Baugruppen. Standardeinsatzgebiete sind unter anderem Festigkeitsberechnungen, Schwingungsanalysen und Stabilitätsanalysen von Bauteilen und Baugruppen.

Was ist CFD?


CFD (englisch: Computational Fluid Dynamics) ist eine Methode der numerischen Strömungsmechanik.  Anhand dieser Methode können Innenströmungen und Strömungen um Körper simuliert und analysiert werden. Hierzu wird ein CAD-Modell der zu untersuchenden Geometrie erstellt und mit Tetraedern oder Hexaedern vernetzt. Für jede entstandene Zelle gelten Erhaltungsgleichungen (Navier-Stokes-Gleichungen). Das entstandene Gleichungssystem wird unter der Berücksichtigung von Randbedingungen (z.B. Strömungsgeschwindigkeiten, Drücke, Temperatur, etc.) iterativ berechnet.