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Nummer Titel Typ ECTS Umfang Dozierende Maschineningenieurwissenschaften Bachelor 3. Semester Obligatorische Fächer Prüfungsblock 1 401-0363-10L 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. 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 TransformsFourier 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 TransformPartial 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, 2011C. 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, 2005For reference/complement of the Analysis I/II courses:Christian Blatter: Ingenieur-Analysis Link 151-0503-00L Dynamics O 6 KP 4V + 2U D. Kochmann, P. Tiso Kurzbeschreibung Dynamics of particles and rigid bodies: 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 and civil engineering with fundamental knowledge of kinematics and dynamics of mechanical systems. By studying the motion of a single particle, of systems of particles and of 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), forces and torques, active and reaction forces, balance of linear and angular momentum, work-energy balance, conservative systems, equations of motion.2. Motion of systems of particles: internal and external forces, balance of linear and angular momentum, work-energy balance, rigid systems of particles, particle collisions.3. Motion of rigid bodies in 2D and 3D: kinematics (angular velocity, velocity and acceleration transfer, instantaneous center and axis of rotation), balance of linear and angular momentum, work-energy balance, angular momentum transport, inertial vs. moving reference frames, apparent forces, Euler's equations.4. Vibrations: Lagrange equations, single-DOF oscillations (natural frequency, free-, damped-, and forced response), multi-DOF oscillations (natural frequencies, eigenmodes, free-, damped-, and forced response), examples of vibrations in deformable bodies. 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 E. Mazza, R. Hopf Kurzbeschreibung Einführung in das Dimensionieren von Bauteilen und Maschinenelementen. Grundlagen zur Behandlung strukturmechanischer Auslegungsproblemen werden behandelt: Strukturtheorien wie auch eine Einführung in die Methode der Finiten Elemente. Weiter werden Elemente aus der Bruchmechanik, Plastizität und Stabilität behandelt. Die Anwendung von Regelwerken (Normen) wird anhand von Beispielen behandelt. Lernziel Ziel der Vorlesung ist es, die Grundlagen der Festigkeitslehre (Mechanik 2) anzuwenden bzw. zu erweitern. Studierende lernen wie man aus konkreten Problemstellungen ein geeignetes Modell bildet, dieses löst und kritisch analysiert um typische Auslegungsfragen im Maschinenbau zu beantworten. Inhalt - Grundproblem der Kontinuumsmechanik- Strukturtheorien- Einführung in die Methode der Finiten Elemente- Versagenshypothesen und Festigkeitsnachweise- Ermüdung- Stabilität von Strukturen Skript Wird in der ersten Vorlesung bekannt gegeben. Literatur Wird in der ersten Vorlesung bekannt gegeben. 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 Regelungstechnik I O 4 KP 2V + 2U L. Guzzella 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. Diskrete Regelsystemrepräsentation und Stabilitätsanalyse. Skript Analysis and Synthesis of Single-Input Single-Output Control Systems, Lino Guzzella, vdf Hochschulverlag. Das Lehrbuches wird zu Beginn des Semesters zum Verkauf angeboten.Zusätzlich werden die Folien der Vorlesung online gestellt. Literatur Analysis and Synthesis of Single-Input Single-Output Control Systems, Lino Guzzella, vdf Hochschulverlag. Das Lehrbuches wird zu Beginn des Semesters zum Verkauf angeboten. Voraussetzungen / Besonderes Grundlagenkentnisse der (komplexen) Analysis und der linearen Algebra. Prüfungsblock 2 402-0033-10L 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 KuypersPhysik fuer Ingenieure und NaturwissenschaftlerBand 2: Elektrizitaet, Optik, Wellen, 2012, 436 Seiten, ca. 25 Euro.Paul A. Tipler, Gene Mosca, Michael Basler und Renate DohmenPhysik für Wissenschaftler und IngenieureSpektrum Akademischer Verlag, 2009, 1636 Seiten, ca. 80 Euro. Ingenieur-ToolsDie Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende. 151-0042-01L Ingenieur-Tool: FEM-Programme Die Ingenieur-Tools-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende. W+ 0.4 KP 1K B. Berisha Kurzbeschreibung Der Kurs "Einführung in FEM Programm" macht die Studierenden mit der Durchführung einfacher Strukturanalysen mit der Finite-Elemente-Methode vertraut. Lernziel Kennenlernen eines modernen Finite-Elemente Programms. Einstieg in Strukturberechnungen von komplexen CAD Bauteilen mittels FEM.Kritische Interpretation der Lösungen mittels Konvergenzanalyse. Inhalt Verwendete Programme: ABAQUS/CAE Skript Lehrunterlagen: Die im Kurs verwendeten Unterlagen stammen vom Frühlingssemester 2019 (Dr. Gerald Kress) und wurden von uns entsprechend erweitert und ergänzt. Literatur Es werden keine Textbücher benötigt. Voraussetzungen / Besonderes Der Kurs findet in einem Hörsaal statt und es stehen keine Rechner zur Verfügung. Es wird empfohlen, dass pro zwei Studierenden mindestens ein Laptop mit installierter Abaqus/CAE Software mitgebracht wird. Für weitere Informationen siehe "Ankündigungen" in MOODLE. 252-0863-00L Engineering Tool: Advanced Programming with C++ Die Ingenieur-Tool-Kurse sind ausschliesslich für MAVT-Bachelor-Studierende. W+ 0.4 KP 1K F. Friedrich Wicker Kurzbeschreibung The programming model of C++ is discussed in some depth. In particular the mechanisms for efficient memory management and generic programming with C++ are covered. Lernziel Ability to implement memory-efficient data structures and efficient generic algorithms using C++. Inhalt Vectors, pointers and iterators, range for, keyword auto, a class for vectors, subscript-operator, move-construction and iteration. RAII (Resouce Allocation is Initialization) Principle, Templates and Generic Programming, Functors and Lambda Expressions. Skript Detailled, bilingual slides of the lectures will be made available. Literatur B.Stroustrup, The C++ Programming Language (4th Edition), Addison Wesley 2013. Voraussetzungen / Besonderes Lecture Series Informatik I 252-0832-00L or equivalent knowledge in programming with C++.Course can only be taken if the programming project is executed and submitted. If no solution to the programming project is submitted, the course is considered failed («no show»).
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