Suchergebnis: Katalogdaten im Herbstsemester 2017
Maschineningenieurwissenschaften Bachelor | ||||||
3. Semester | ||||||
Obligatorische Fächer | ||||||
Prüfungsblock 1 | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
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401-0363-10L | Analysis III | O | 3 KP | 2V + 1U | F. Da Lio | |
Kurzbeschreibung | Introduction to partial differential equations. Differential equations which are important in applications are classified and solved. Elliptic, parabolic and hyperbolic differential equations are treated. The following mathematical tools are introduced: Laplace transforms, Fourier series, separation of variables, methods of characteristics. | |||||
Lernziel | Mathematical treatment of problems in science and engineering. To understand the properties of the different types of partial differential equations. The first lecture is on Thursday, September 28 13-15 in HG F 7 and video transmitted into HG F 5. The coordinator is Simon Brun Link | |||||
Inhalt | Laplace Transforms: - Laplace Transform, Inverse Laplace Transform, Linearity, s-Shifting - Transforms of Derivatives and Integrals, ODEs - Unit Step Function, t-Shifting - Short Impulses, Dirac's Delta Function, Partial Fractions - Convolution, Integral Equations - Differentiation and Integration of Transforms Fourier Series, Integrals and Transforms: - Fourier Series - Functions of Any Period p=2L - Even and Odd Functions, Half-Range Expansions - Forced Oscillations - Approximation by Trigonometric Polynomials - Fourier Integral - Fourier Cosine and Sine Transform Partial Differential Equations: - Basic Concepts - Modeling: Vibrating String, Wave Equation - Solution by separation of variables; use of Fourier series - D'Alembert Solution of Wave Equation, Characteristics - Heat Equation: Solution by Fourier Series - Heat Equation: Solutions by Fourier Integrals and Transforms - Modeling Membrane: Two Dimensional Wave Equation - Laplacian in Polar Coordinates: Circular Membrane, Fourier-Bessel Series - Solution of PDEs by Laplace Transform | |||||
Skript | Lecture notes by Prof. Dr. Alessandra Iozzi: Link | |||||
Literatur | E. Kreyszig, Advanced Engineering Mathematics, John Wiley & Sons, 10. Auflage, 2011 C. R. Wylie & L. Barrett, Advanced Engineering Mathematics, McGraw-Hill, 6th ed. S.J. Farlow, Partial Differential Equations for Scientists and Engineers, Dover Books on Mathematics, NY. G. Felder, Partielle Differenzialgleichungen für Ingenieurinnen und Ingenieure, hypertextuelle Notizen zur Vorlesung Analysis III im WS 2002/2003. Y. Pinchover, J. Rubinstein, An Introduction to Partial Differential Equations, Cambridge University Press, 2005 For reference/complement of the Analysis I/II courses: Christian Blatter: Ingenieur-Analysis Link | |||||
151-0503-00L | Dynamics | O | 6 KP | 4V + 2U | G. Haller, P. Tiso | |
Kurzbeschreibung | Kinematics, dynamics and oscillations: Motion of a single particle - Motion of systems of particles - 2D and 3D motion of rigid bodies Vibrations | |||||
Lernziel | This course provides Bachelor students of mechanical engineering with fundamental knowledge of kinematics and dynamics of mechanical systems. By studying motion of a single particle, systems of particles and rigid bodies, we introduce essential concepts such as work and energy, equations of motion, and forces and torques. Further topics include stability of equilibria and vibrations. Examples presented in the lectures and weekly exercise lessons help students learn basic techniques that are necessary for advanced courses and work on engineering applications. | |||||
Inhalt | 1. Motion of a single particle || Kinematics: trajectory, velocity, acceleration, inertial frame, moving frames - Forces and torques. Active- and reaction forces. - Linear momentum principle, angular momentum principle, work-energy principle - Equations of motion; 2. Motion of systems of particles || Internal and external forces - Linear momentum principle, angular momentum principle, work-energy principle - Rigid body systems of particles; conservative systems 3. 3D motion of rigid bodies || Kinematics: angular velocity, velocity transport formula, instantaneous center of rotation - Linear momentum principle, angular momentum principle, work-energy principle - Parallel axis theorem. Angular momentum transport formula 4. Vibrations || 1-DOF oscillations: natural frequencies, free-, damped-, and forced response - Multi-DOF oscillations: natural frequencies, normal modes, free-, damped-, and forced response - Estimating natural frequencies and mode shapes - Examples | |||||
Skript | Typed course material will be available. Students are responsible for preparing their own notes in class. | |||||
Literatur | Typed course material will be available | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Please log in to moodle ( Link ), search for "Dynamics", and join the course there. All exercises sheets and the typed lecture material will be uploaded there. | |||||
151-0303-00L | Dimensionieren I | O | 3 KP | 3G | P. Hora, K. Wegener | |
Kurzbeschreibung | Einführung in das Dimensionieren von Bauteilen und Maschinenelementen bei statischer und dynamischer Beanspruchung. Festigkeitshypothesen und Bruchkriterien. Elementare Methoden zur Berechnung von Spannungen und Verzerrungen. Betrachtung von Kerbeinflüssen. Festigkeitsnachweise für unterschiedliche Maschinenkomponenten. | |||||
Lernziel | Ziel der Vorlesung ist es, die Grundlagen der Festigkeitslehre (Mechanik 2) anzuwenden bzw. zu erweitern. Die Studierenden lernen sowohl die richtige Wahl des Materials als auch der Geometrie für typische Maschinenelemente wie Tragwerke, Wellen und Achsen, Behälter, Schweissverbindungen, Schrauben usw. zu treffen. Die Festigkeitsnachweise erfolgen sowohl für ruhende als auch wechselnde Beanspruchung. | |||||
Inhalt | - Theoretische Grundlagen des Dimensionierens - Beschreibung von spröden und duktilen Materialeigenschaften - Bauteildimensionierung bei ruhender Beanspruchung - Kerbwirkung - Achsen und Wellen - Ermüdungsfestigkeit - Flächenpressung - Rotationssymetrische Körper, Druckbehälter und zylindrische Pressverbände - Auslegung von lösbaren und nichtlösbaren Verbindungen | |||||
Skript | Die Vorlesung stützt sich auf die unter LITERATUR angegebenen Bücher. Die Unterlagen 1) bis 5) können als pdf heruntergeladen werden. Zusätzliche Unterlagen und Handouts sind im PDF-Format auf unserer Homepage vorhanden. | |||||
Literatur | 1) K.-H. Decker und K. Kabus, Maschinenelemente, München: Carl Hanser Verlag, 2014. 2) H. Wittel, D. Muhs, D. Jannasch und J. Vossiek, Roloff/Matek Maschinenelemente, Berlin: Springer, 2013. 3) B. Schlecht, Maschinenelemente 1: Festigkeit, Wellen, Verbindungen, Federn, Kupplungen, München: Pearson Studium, 2007. 4) M. Meier und P. Ermanni, Dimensionieren 1, Zürich, 2012. 5) H. Haberhauer, F.Bodenstein: Maschinenelemente,Berlin: Springer 2008 6) H.H.Ott: Maschinenkonstruktion, Band II und III, AMIV, 1983 7)«FKM-Richtlinie: Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile; 4. Auflage,» VDMA, Frankfurt am Main, 2002. | |||||
151-0051-00L | Thermodynamik I | O | 4 KP | 2V + 2U | D. Poulikakos, C. Müller | |
Kurzbeschreibung | Einführung in die Theorie und in die Grundlagen der technischen Thermodynamik. | |||||
Lernziel | Einführung in die Theorie und in die Grundlagen der technischen Thermodynamik. | |||||
Inhalt | 1. Konzepte und Definitionen 2. Der erste Hauptsatz, der Begriff der Energie und Anwendungen für geschlossene Systeme 3. Eigenschaften reiner kompressibler Substanzen, quasistatische Zustandsänderungen 4. Elemente der kinetischen Gastheorie 5. Der erste Hauptsatz in offenen Systemen - Energieanalyse in einem Kontrollvolumen 6. Der zweite Hauptsatz - Der Begriff der Entropie 7. Nutzbarkeit der Energie - Exergie 8. Thermodynamische Beziehungen für einfache, kompressible Substanzen. | |||||
Skript | vorhanden | |||||
Literatur | M.J. Moran, H.N Shapiro, D.D. Boettner and M.B. Bailey, Principles of Engineering Thermodynamics, 8th Edition, John Wiley and Sons, 2015. H.D. Baehr and S. Kabelac, Thermodynamik, 15. Auflage, Springer Verlag, 2012. | |||||
151-0591-00L | Control Systems I | O | 4 KP | 2V + 2U | E. Frazzoli | |
Kurzbeschreibung | Analyse und Synthese einschleifiger Regelsysteme (SISO). Modellierung und Linearisierung dynamischer Systeme (Zustandsraummodell, Übertragungsfunktion), Stabilität, Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit. Klassische Regelung mit PID-Regler. Nyquist-Kriterium, Loop-shaping mit Leadlag-Elementen. | |||||
Lernziel | Identifizieren der Rolle und Bedeutung von Regelsystemen in der Welt. Modellieren und Linearisieren von dynamischen Systemen mit einem Ein- und Ausgang. Interpretieren der Stabilität, Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit linearer Systeme. Beschreibung und Assoziierung modularer Blöcke linearer Systeme in der Zeit- und Frequenzdomäne mit Gleichungen und grafischen Darstellungen (Bode-, Nyquistdiagramm, Zeitdomänenverhalten) und deren Wechselverhalten. Erstellen von standard Rückführungsreglern, um linearisierte Systeme zu steuern und regeln. Erklären der Unterschiede zwischen erwarteten und tatsächlichen Regelungsresultstaten. | |||||
Inhalt | Modellierung und Linearisierung dynamischer Systeme mit einem Ein- und Ausgang. Zustandsraumdarstellung der Modelle. Verhalten linearer Systeme im Zeitbereich und ihre Analyse auf Stabilität (Eigenwerte), Steuerbarkeit und Beobachtbarkeit. Laplace-Transformation und Analyse des Systems im Frequenzbereich. Übertragungsfunktion des Systems. Einfluss der Pole und Nullstellen der Übertragungsfunktion auf das dynamische Verhalten (Stabilität) des Systems. Harmonische Analyse des Systems durch den Frequenzgang. Stabilitätsanalyse des Regelsystems mit dem Nyquist-Kriterium. Prinzipielle Eigenschaften und Einschränkungen von Regelsystemen. Spezifikationen des Regelsystems. Entwurf von PID-Regler. Loop-shaping und Robustheit des Regelsystems. | |||||
Voraussetzungen / Besonderes | Grundlagenkentnisse der (komplexen) Analysis und der linearen Algebra | |||||
Prüfungsblock 2 | ||||||
Nummer | Titel | Typ | ECTS | Umfang | Dozierende | |
402-0033-10L | Physik I | O | 6 KP | 4V + 2U | C. Degen | |
Kurzbeschreibung | Zweisemestrige Einfuehrung in die Grundlagen und Denkweise der Physik: Elektrizitaet und Magnetismus, Licht, Wellen, Quantenphysik, Festkoerperphysik, Halbleiter. Vertiefung in ausgewaehlte Themen der modernen Physik von grosser technologischer oder industrieller Bedeutung. | |||||
Lernziel | Ziel der Vorlesung ist die Foerderung des wissenschaftlichen Denkens, und das Verstaendnis von physikalischen Konzepten und Phaenomenen, welche der modernen Technik zugrunde liegen. Gleichzeitig soll ein Ueberblick ueber die Themen der klassischen und modernen Physik vermittelt werden. | |||||
Inhalt | Elektrische und magnetische Felder, Elekrischer Strom, Magnetismus, Maxwell Gleichungen, Licht, Klassische Optik, Wellen. | |||||
Skript | Notizen zum Unterricht werden verteilt. | |||||
Literatur | Friedhelm Kuypers Physik fuer Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 2: Elektrizitaet, Optik, Wellen, 2012, 436 Seiten, ca. 25 Euro. Paul A. Tipler, Gene Mosca, Michael Basler und Renate Dohmen Physik für Wissenschaftler und Ingenieure Spektrum Akademischer Verlag, 2009, 1636 Seiten, ca. 80 Euro. |
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