3 SWS - Lehrstuhl für Numerische Mechanik - TUM

Studienschwerpunkt Numerische Mechanik 

Informationsveranstaltung WS 2012/2013 

Prof. Dr.-Ing. Wolfgang A. Wall Lehrstuhl für Numerische Mechanik 

Dipl.-Ing. Christoph Meier 17. Oktober 2012

• Lehrstuhlvorstellung 

(Personen, Forschung, Ausstattung) 

• Computational Mechanics 

(Definition, Berufsbild) 

• Studienschwerpunkt 

Numerische Mechanik 

(Fächerkatalog, Kombinierbarkeit) 

• Lehre am LNM 

(unsere Vorlesungen und Praktika) 

Agenda 

Informationsveranstaltung Numerische Mechanik, 17. Oktober 2012

Wer sind wir? 

Informationsveranstaltung Numerische Mechanik, 17. Oktober 2012 

Prof. Dr. 

Wolfgang A. Wall

G.W. Leibniz 

Was machen wir? 

Computer 

Science 


Mechanik 

+ 

… 

“Theoria cum praxi” 

Angewandte 

Mathematik 

“Anwendungsmotivierte Grundlagenforschung” 

im Bereich Computational Mechanics

• Cluster 

• Studentenpool 

Virtueller Rundgang 


• Linuxcluster 

• 88 Dual AMD OctCore Knoten 

(=1408 Prozessoren) 

• 8 Dual OctCore Intel Xeon Knoten 

(=128 Prozessoren) 

• 3.1 TB RAM 

• High performance interconnect (Infiniband) 

• 50 Einzelarbeitsplatzrechner 

• Einsatz für studentische Arbeiten 

und Praktika im Hauptstudium

Aktuelle Forschung: Thermomechanik 

EADS Astrium 

FB Transregio 40 (u.a. in Kooperation mit LS Aerodynamik) 


Östlund , 2004

Aktuelle Forschung: Kontaktmechanik 

Kooperation mit RollsRoyce Ltd. 


Turbinenscheiben (firtrees) 

• hohe thermomechanische Belastung 

• reibungsbehaftetes Kontaktmodell

Aktuelle Forschung: AAA 


Aktuelle Forschung: AAA 

• Statistische Untersuchung / Nachweis klinischer Relevanz 

• Erhöhung der Zuverlässigkeit durch Verbesserung der Methoden 


Aktuelle Forschung 

• Kopplungsalgorithmen für Fluid-Struktur Interaktion (FSI) 

• Mehrskalenmodellierung der Lunge (z.B. künstliche Beatmung) 

• Elektrochemie (z.B. Elektrodeposition, Galvanisierung) 

• Mehrphasenströmungen, Verbrennung 

• Brown‘sche Dynamik von Polymeren (z.B. zelluläre Netzwerke) 

• Uncertainty Quantification (z.B. für Fahrwerksmodellierung) 

• (…) 











Agenda 


Was ist „Computational Mechanics“? 

• Computational Mechanics (dt. Numerische Mechanik?!) ist eine 

Disziplin mit starker Bedeutung sowohl für Forschung als auch für 

industrielle Anwendung in allen Bereichen des Ingenieurwesens. Sie 

beschäftigt sich mit der Lösung mechanischer Probleme mit Hilfe von 

numerischen Näherungsmethoden, basierend auf der räumlichen und 

zeitlichen Diskretisierung der zugrundeliegenden Gleichungen. 

• Im Maschinenbau sind die entsprechenden Fähigkeiten heute 

unentbehrlich, sei es bei der Konstruktion von Fahr- und Flugzeugen, 

oder bei der Entwicklung von biomechanischen und mikro-elektromechanischen 

Systemen. Nahezu alle technischen Anwendungsfelder 

ziehen Nutzen aus dieser rasch wachsenden Disziplin. 

• Computational Mechanics verbindet anspruchsvolle Methoden der 

theoretischen und angewandten Mechanik mit Informatik und 

angewandter Mathematik. Gut ausgebildeten Ingenieuren öffnet diese 

Ausrichtung die Tür zu hervorragenden Jobaussichten in allen Sparten 

des Ingenieurwesens. 


• Automobil 

• Luft- und Raumfahrt 

• Consumer Electronics 

• Biomechanik 

• Grundlagenforschung 

• (…) 

• (…) 

• (…) 

• (…) 

Berufsbild 

• Film- und Computerspiele-Industrie 











Agenda 


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9 

10 

5. Semester… und jetzt??? 

1 Grundlagenfach 

4 Vertiefungsfächer 

2 Ergänzungsfächer 

2 Hochschulpraktika 

Bachelor Thesis 

Bachelor of Science (B.Sc.) 

Wahl von 2 Studienschwerpunkten 

2 Grundlagenfächer 




Semesterarbeit 

Master Thesis 

Master of Science (M.Sc.) 


Fächerauswahl gemäß 

Vorgaben des Studiengangs 

Fächerauswahl gemäß 

Vorgaben des Studiengangs 

und der Studienschwerpunkte

Studienschwerpunkt Numerische Mechanik 

Eingetragen in den folgenden Studiengängen: 

• Diplom Maschinenwesen 

• Bachelor und Master Maschinenwesen (alt) 

• Diplom Luft- und Raumfahrt 

• Diplom Fahrzeug- und Motorentechnik 

• Diplom Maschinenbau und Management 

• Diplom Mechatronik und Informationstechnik 

• Master Maschinenwesen 

• Master Luft- und Raumfahrt 

• Master Fahrzeug- und Motorentechnik 

• Master Maschinenbau und Management 

Interdisziplinäre Ausbildung 

von den methodischen Grundlagen 

bis hin zur Anwendung 

• Master Mechatronik und Informationstechnik 


• Grundlagenfächer frei wählbar 

Vertiefungsfächer 

• Finite Elemente (verpflichtend), Wall, WS� , 3 SWS 

• Numerische Methoden für Ingenieure, Gravemeier, WS� , 3 SWS 

• Nichtlineare Kontinuumsmechanik, Wall, WS� , 3 SWS 

• Finite Elemente in der Werkstoffmechanik, Werner, SS�, 3 SWS 

• Nichtlineare Finite-Element-Methoden, Wall, SS�, 3 SWS 

• Grundlagen der numerischen Strömungsmechanik, Adams, WS� , 3 SWS 

• Finite Elemente in der Fluidmechanik, Gravemeier, SS�, 3 SWS 

• Turbulente Strömungen, Adams, SS�, 3 SWS 

• Biomechanik, Yoshihara/Wall, SS�, 3 SWS 

• Grundlagen der Mehrphasenströmungen, Polifke, WS� , 3 SWS 

• Aeroakustik, Kaltenbach, WS� 3 SWS 

• Advanced Parallel Computing, Gee, SS�, 3 SWS 

• Ein frei wählbares Fach aus Anlage 2 FPO 


Ergänzungsfächer (Empfehlung) 

• Plastomechanik, Werner, WS� + SS�, 2 SWS 

• Multidisciplinary Design Optimization, Baier, SS� 3 SWS 

• Mikroskopische Biomechanik, Lieleg, SS� 3 SWS 

• Wissenschaftliche Visualisierung, Westermann (IN), WS� , 3 SWS 

• An Introduction to Microfluidic Simulations, Adams/Hu, SS�, 2 SWS 

• Mehrkörpersimulation, Huber, SS�, 2 SWS 

• Phänomene der Zweiphasenströmung, Sonnenburg, WS� + SS�, 2 SWS 


Praktika (Empfehlung) 

• Finite Elemente Praktikum, Wall, WS� + SS�, 4 SWS 

• Engineering Solutions for Biomedical Problems, Lieleg/Wall, SS�, 2 SWS 

• Computational Bioengineering, Wall, SS�, 4 SWS 

• CAD, verschiedene, WS� + SS�, 4 SWS 

Mehr Infos auf: www.mw.tum.de 

� Studiengänge 

� z.B. Masterstudiengang Maschinenwesen 

� Zugelassene Schwerpunkte 


1 Grundlagenfach 

Fächerwahl im Bachelor 

• Auswahl aus Fächerliste des jeweiligen Studiengangs 

• Empfehlung: Mechanik, Fluidmechanik II 


• Auswahl aus Fächerliste des jeweiligen Studiengangs 

• Ein „Joker“ (d.h. ein Fach aus gesamter Fächerliste der Fakultät MW wählbar) 

• Empfehlung: Numerische Methoden für Ingenieure, Finite Elemente 


• Auswahl aus gesamter Fächerliste der Fakultät MW 

• Vertiefungsfächer des LNM auch als Ergänzungsfächer wählbar 


• Auswahl aus gesamter Fächerliste der Fakultät MW 

• Empfehlung: Finite Elemente Praktikum 

Bachelor Thesis 

• bei Interesse rechtzeitig beim Lehrstuhl anfragen 


Beispiel: Maschinenwesen 



Beispiel: Maschinenwesen 



Finite Elemente?

• Methoden der Produktentwicklung 

• Finite Elemente 

• Numerische Methoden für Ingenieure 

• Nichtlineare Kontinuumsmechanik 

• Finite Elemente in der Werkstoffmechanik 

• Nichtlineare Finite-Element-Methoden 

• Grundlagen der numerischen Strömungsmechanik 

• Finite Elemente in der Fluidmechanik 

• Turbulente Strömungen 


• Grundlagen der Mehrphasenströmungen 

• Aeroakustik 

• Advanced Parallel Computing 


• Plastomechanik 

• Multidisciplinary Design Optimization 

• Wissenschaftliche Visualisierung 

• An Introduction to Microfluidic Simulations 

• Computer Aided Product Development 

• Mehrkörpersimulation 

• Phänomene der Zweiphasenströmung 

Fächerwahl im Master 


z.B. Ausrichtung Fahrzeugtechnik 

Stirnraddifferential: Projekt aus FE-Praktikum 

Projekt aus Praktikum FE in Dynamik und Multiphysics 

Tiefziehsimulation

• Fluidmechanik II 























z.B. Ausrichtung Luft- und Raumfahrt 

Projekt aus Praktikum FE in Dynamik und Multiphysics 

Forschung: Schubdüsen, Kontaktmechanik, …

• Modellbildung und Simulation 























z.B. Ausrichtung Medizin-, Mikro-, 

Regelungstechnik / Biomechanik 

Forschung: Lungenprojekte, Zellmodellierung 

Forschung: Blutströmung und WW mit Arterienwänden

• Wärme- und Stoffübertragung 























z.B. Ausrichtung Thermofluiddynamik 

Projekt aus FE-Praktikum 

Semesterarbeiten (z.B. Thermomechanik Schubdüsen)










Agenda 


Übersicht – Angebot des LNM 

Grundlagenfach Vertiefungsfächer 

Nichtlineare 

Kontinuumsmechanik 

(Teil 2 des Kernfachs) 

Finite Elemente Numerische Methoden 

für Ingenieure 

Advanced Parallel 

Computing and Solvers 


Nichtlineare 

Finite Elemente 

Finite Elemente in 

der Fluidmechanik 

Biomechanik

Praktika 


Praktikum 

Übersicht – Angebot des LNM 

Engineering Solutions 

for Biomedical Problems 


Computational Bioengineering 

– Von der Bildgebung zur 

Simulation

W 

S 

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S 

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Masterstudienplanung: Angebot des LNM 


Nichtlineare 

FEM 

FE in der 

Fluidmechanik 

Computational 

Bioengineering 

Numerische Methoden 

für Ingenieure 

Biomechanik 


Nichtlineare 

Kontinuumsmechanik 

Advanced Parallel 

Computing 

Engineering Solutions 

for Biomedical Problems 

FE 

Praktikum

Bachelor-, Semester- und Masterarbeiten 

• … bei uns am Lehrstuhl 

• … an führenden Universitäten weltweit 

• … bei forschungsstarken Industriepartnern 

J. Biehler 

FSI Simulation eines flexiblen Flügels 

Technische Universität München 

C. Cyron 

Maximum Entropy Approximation 

California Institute of Technology 


A. Popp 

Modellbildung von Crashbarrieren 

BMW Group München 

S. Rausch 

Simulation of Ocular Biomechanics 

University of Toronto

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! 

E-Mail: meier@lnm.mw.tum.de

3 SWS - Lehrstuhl für Numerische Mechanik - TUM

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