Module Handbook for the Examination Regulations 2015 for ... · for the Examination Regulations...
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Status: WS 16/17
Module Handbook for the Examination Regulations 2015 (PO`15)
for the Course of Studies
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Faculty of Civil Engineering and Geodetic Science
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 2
Numerics of Partial Differential Equations Numerik Partieller Differentialgleichungen
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
P
Art/SWS 4V / 2Ü
Language English
CP 10
Semester 1 (WS)
Exam. Number 110
Level Master
Special Skills Area Higher mathematics
Organizer Escher, Joachim
Learning Objectives In this class, the goal is to develop and analyze numerical methods for solving partial differential equations. At the end, the students can design schemes for linear elliptic partial differential equations as well as parabolic, hyperbolic and simple nonlinear equations.
Contents 1. Finite differences for elliptic boundary value problems 2. Finite elements for elliptic boundary value problems 3. A posteriori error estimation 4. Numerical methods for discretized problems 5. Methods for parabolic and hyperbolic problems 6. A brief introduction to numerical methods for nonlinear problems
Workload: 300 h (90 h in-class teaching and 210 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: keine Angabe
Literature: Grossmann/Roos/Stynes: Numerical treatment of partial differential equations https://www.amazon.com/Numerical-Treatment-Differential-Equations-Universitext/dp/3540715827 Brenner/Scott; The Mathematical Theory of Finite Element Methods, Springer, 1994. Johnson; Numerical Solution of Partial Differential Equations by the Finite element method, Cambridge University Press, 1987.
Media: keine Angabe
Particularities: keine
Lecturer: Wick, Thomas
Supervisor: Morgenstern, Philipp
Examiner: Wick, Thomas
Institute: Institut für Angewandte Mathematik Fakultät für Mathematik und Physik http://www.ifam.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 3
Nichtlineare Optimierung I Numerical Optimization I
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 4V / 2Ü
Language Deutsch
CP 10
Semester 1 (WS)
Exam. Number 120
Level Master
Special Skills Area Higher mathematics
Organizer Steinbach, Marc
Learning Objectives Nichtlineare Optimierungsprobleme sind von großem Interesse in vielen Bereichen von Wirtschaft, Naturwissenschaft und Technik. Beispiele für Optimierungsprobleme sind Portfoliomanagementprobleme, Parameterschätzprobleme, Prozessoptimierungsprobleme, Betriebsplanungsprobleme etc. Ziel dieser einführenden Vorlesung ist es, einen Überblick zu geben über praktisch relevante Problemklassen für mathematische Optimierungsprobleme und die dafür benötigten Lösungsmethoden.
Contents Zunächst werden die theoretischen Grundlagen der nichtlinearen Optimierung erläutert. Daran schließen sich die algorithmischen Konzepte der unbeschränkten und beschränkten Optimierung an. Das Hauptaugenmerk liegt hierbei immer auf der Anwendbarkeit der diskutierten Konzepte auf große Optimierungsprobleme, wie sie sich bei praktischen Fragestellungen aus Wirtschaft und Technik ergeben. Einige Algorithmen werden in Matlab implementiert und erprobt.
Workload: 300 h (120 h in-class teaching and 180 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: keine Angaben
Literature: Nocedal, Wright: Numerical Optimization, 2. Auflage.
Media: keine Angaben
Particularities: keine
Lecturer: Steinbach, Marc
Supervisor:
Examiner: Steinbach, Marc
Institute: Institut für Angewandte Mathematik Fakultät für Mathematik und Physik http://www.ifam.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 4
Nichtlineare Optimierung II Numerical Optimization II
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 4V / 2 Ü
Language Deutsch
CP 10
Semester 2 (SS)
Exam. Number 130
Level Master
Special Skills Area Higher mathematics
Organizer Steinbach, Marc
Learning Objectives Nichtlineare Optimierungsprobleme sind von großem Interesse in vielen Bereichen von Wirtschaft, Naturwissenschaft und Technik. Beispiele für Optimierungsprobleme sind Portfoliomanagementprobleme, Parameterschätzprobleme, Prozessoptimierungsprobleme, Betriebsplanungsprobleme etc. Die Vorlesung vertieft und erweitert die theoretischen und algorithmischen Kenntnisse auf Teil I. Insbesondere werden Innere-Punkte-Methoden für nichtkonvexe Optimierungsprobleme, nichtlineare CG-Methoden sowie Techniken zur Behandlung hochdimensionaler Modelle behandelt.
Contents Zur Illustration werden komplexere Modelle aus praktischen Anwendungen vorgestellt und besondere Schwierigkeiten oder Lösungstechniken besprochen. Aufbauend auf den Programmierübungen des Teil I sollen schließlich Algorithmen für allgemeine beschränkte Optimierungsprobleme in C++ implementiert und an größeren Testproblemen erprobt werden.
Workload: 300 h (120 h in-class teaching and 180 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Nichtlineare Optimierung I
Literature: Nocedal, Wright: Numerical Optimization, 2. Auflage.
Media: keine Angabe
Particularities: keine
Lecturer: Steinbach, Marc
Supervisor:
Examiner: Steinbach, Marc
Institute: Institut für Angewandte Mathematik Fakultät für Mathematik und Physik http://www.ifam.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 5
Mechanics of Solids Festkörpermechanik
Mode of Examination K (80 %)+ Testat 20 %; 30
h
Compulsory(P)/ Elective (W)
P
Art/SWS 2V / 2Ü
Language English
CP 6
Semester 1 (WS)
Exam. Number 210
Level Master
Special Skills Area Higher mechanics
Organizer Nackenhorst, Udo
Learning Objectives Commercial Finite Element Programs (FEM) offer many options for the choise of sophisticated constitutive models for structural analysis of solids. Goal of these classes is to enable students for a capably usage of such tools. Students will be trained on the physical origin of solids behavior beyond the linear elastic model assumption, the underlying mathematical description and numerical solution techniques to tackle inelastic material equations. Graduates of this course know the physical origin and mathematical concepts on modeling inelastic constitutive behavior of solids. They are familiar with sophisticated numerical solution techniques for elasto-plastic, visco-elastic and damaging material behavior within the concepts of the finite element method. They are qualified for the professional numerical analysis of 3D-structures with elasto-plastic material behavior and the judgment of the computational results with regard to the underlying model assumptions. They are experienced on the written documentation of their investigations in a scientific suitable manner and defense their findings by an oral presentation. Outstanding engaged students are able to derive new material models, implement them into a finite element code and perform standardized test for verification.
Contents This module tackels the physical origin, the mathematical description and computational implementation of in-elastic constitutive models for solid bodies within the framework of finite element approximation. In delail the following issues will be discussed: 1. Phenomenology of in-elastic behavior of solids and its physical origin 2. One-dimensional modeling approach based on rheological models 3. Introduction into the concepts of continuums mechanics (kinematics, stress principle, balance equations); thermodynamic framework of constitutive theory 4. Computational techniques for the solution of non-linear and time-dependent constitutive equations within the framework of FEM 5. Linear elastic behavior of anisotropic materials, thermo-elasticity 6. Elasto-plastic models for metals at small deformations, theoretical fundamentals, computational implementation, modeling approaches for hardening. Alternative formulations for flow-rules, e.g. for granular media 7. Theoretical and computational concepts for visco-elasticity, visco-elasto-plasticity 8. Introduction into continuums damage mechanics The models are experienced by practical training in the computer lab based on an open finite element code written in Matlab language.
Workload: 180 h (50 h in-class teaching and 130 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Solid knowledge on engineering mechanics and Finite Element Methods
Literature: Subject specific recommendation of textbooks and journal articles
Media: Skript, power-point, computer-classes
Particularities: e-learning platform
Lecturer: Nackenhorst, Udo
Supervisor: Rodolfo Fleury
Examiner: Nackenhorst, Udo
Institute: Institute of Mechanics and Computational Mechanics
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 6
Numerical Methods in Fluid Mechanics Numerische Strömungsmechanik
Mode of Examination K (70%) + HA (30%; 40 h)
Compulsory(P)/ Elective (W)
P
Art/SWS 2V / 2Ü
Language English
CP 6
Semester 2 (SS)
Exam. Number ?
Level Master
Special Skills Area Higher mechanics
Organizer Neuweiler, Insa
Learning Objectives Computer simulations based on numerical methods for the solution of flow problems continues to gain importance for civil and environmental engineering problems. Fluid flow and transport processes play a major role for these problems. In this course, the students will learn the fundamental methods to derive approximate solutions of differential equations describing flow and transport problems. They will gain practice with these methods with computer exercises, where they will implement different methods for simple problems. The course will also give an introduction to turbulent flow and turbulence modeling.
Contents - Balance equations, advection-diffusion equation, potential flow, St Venant Equation, Navier Stokes equation - Classification of Partial Differential Equations - Finite difference method - Time integration, stability - Finite volume method - Solution methods for hyperbolic problems - Finite element method - Turbulence and turbulence modeling
Workload: 180 h (56 h in-class teaching and 124 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Fluidmechanics, Environmental hydraulics, Process simulation, Mathematical methods
Literature: Chung, T. J., Computational Fluid Dynamics, Cambridge University Press, 2002 LeVeque, R.J., Finite Volume Methods for Hyperbolic Problems, Cambridge University Press, 2002 Hirsch, C., Numerical Computation of Internal and External Flows, Elsevier, 2007
Media: Blackboard, Powerpoint
Particularities: Exercises will be computer exercises written as matlab scripts
Lecturer: Neuweiler, Insa
Supervisor: Lange, Natascha; Sämann, Robert
Examiner: Neuweiler, Insa
Institute: Institute of Fluid Mechanics and Environmental Physics in Civil Engineering
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 7
Contact Mechanics Kontaktmechanik
Mode of Examination SL (90h)
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 2Ü
Language English
CP 6
Semester 1 (WS)
Exam. Number 270
Level Master
Special Skills Area Higher mechanics
Organizer Nackenhorst, Udo
Learning Objectives Options for contact analysis are available in most of commercial finite element programs. Goal of this classes is the introduction of the mathematical and computational “secrets” behind to enable students for competent application of these techniques and a sound judgement of the results. Successful students of these classes know the general principles on the mathematical description and computational treatment of contact problems by Finite Element Approximation. They know about different approximations for the computational treatment of unilateral and frictional contact problems and can make a choice for a problem at hand. Graduates are able to set up goal oriented models, to perform computations and judge the results under consideration of the basic model assumptions. They know about sophisticated techniques for special engineering applications and physical modeling approaches. Outstanding engaged students are able to review these sophisticated modeling approaches and solution techniques and to judge the computed results under consideration of the model assumptions.
Contents This module tackles computational aspects for contact mechanics. In detail the following issues will be tackled: 1. Introduction and needs for computational techniques for the analysis of contact problems; historical review and motivation based on simple problems from basic engineering mechanics 2. Analytical solutions based on elastic half-space assumptions, engineering modeling approaches 3. Treatment of unilateral constraints, mathematical aspects and computational issues 4. Brief repetition on non-linear continuums mechanics and related Finite Element techniques 5. Kinematics of contact of deformable bodies, differential geometric approach 6. Computational treatment of unilateral (frictionless) contact within a Finite Element Framework 6. Computational treatment of frictional tangential contact within a Finite Element Framework 8. Outlook for sophisticated engineering applications, e.g. rolling contact, lubricated contact etc. 9. Contact of rough surfaces, embedding contact into the thermo-dynamic constitutive framework of continuums mechanics, homogenization 10. Thermo-mechanical contact, heat transfer and frictional heating 11. Computational techniques for impact simulation Algorithms are developed and experienced based on an existing open finite element system written in Matlab language. Students are guided by practical exercises in the computer lab.
Workload: 180 h (70 h in-class teaching and 110 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Solid knowledge on computational techniques (FEM)
Literature: Booklet, subject specific recommendation of textbooks and Journal articles
Media: Power-Point presentations + blackboard, practical training in the computer lab, StudIP, Forum
Particularities: Examination: Semester project and oral presentation
Lecturer: Dr.-Ing. Amelie Fau, Prof. Dr.-Ing. Udo Nackenhorst
Supervisor: Fleury, Rodolfo
Examiner: Nackenhorst, Udo; Fau,Amelie
Institute: Institute of Mechanics and Computational Mechanics
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 8
Continuum Mechanics II Kontinuumsmechanik II
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language English
CP 5
Semester 2 (SS)
Exam. Number 260
Level Master
Special Skills Area Higher mechanics
Organizer Wriggers, Peter
Learning Objectives Aufbauend auf dem Kurs "Kontinuumsmechanik 1" werden krummlinige Koordinatensysteme eingeführt, sowie die kinematischen Beziehungen für krummlinige Systeme entwickelt, so dass mit deren Hilfe Schalenstrukturen berechnet werden können. Desweiteren wird eine Einführung in die Materialmodellierung auf der Basis der kontinuumsmechanischen Grundgleichungen gegeben, sowie die Grundlagen der Bruchmechanik behandelt.
Contents - krummlinige Koordinatensysteme - ko- und kontravariante Ableitungen - Kinematik in krummlinigen Koordinaten - nichtlineare Elastizität - Anisotropie - Plastizität - Viskoelastizität - Viskoplastizität - Schädigung - Einführung in die Bruchmechanik
Workload: 120 h (32 h in-class teaching and 88 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Kontinuumsmechanik I
Literature: Holzapfel, G.A.: Nonlinear Solid Mechanics, Wiley 2000; Gross, D., Seelig, Th.: Bruchmechanik, Springer 2001.
Media: Tafel, PowerPoint-Präsentation, Matlab-Übungen
Particularities:
Lecturer: Aldakheel, Fadi
Supervisor: Töller, Felix
Examiner: Aldakheel, Fadi
Institute: Institut für Kontinuumsmechanik Fakultät für Maschinenbau http://www.ikm.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 9
Finite Elements II Finite Elemente II
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language English
CP 5
Semester 2 (SS)
Exam. Number 250
Level Master
Special Skills Area Higher mechanics
Organizer Wriggers, Peter
Learning Objectives - Understanding about different types nonlinearities in solid mechanics - Deriving (simple) finite element formulations for nonlinear problems - Different solution algorithms for nonlinear finite elements - Detecting and distinguishing different types of structural instabilities - Understanding the algorithmic treatment of inelastic material models within finite elements
Contents Building upon the course Finite Elements I, the topics of Finite Elements II are nonlinear problems in structural mechanics and solid mechanics. A special focus are geometrically and materially nonlinearities, which might lead to instabilities that are of great importance in industrial applications. Numerical methods to solve nonlinear problems like the Newton-Raphson method, line search methods and different arc-length methods are treated. Using two-dimensional finite element formulations, hyperelastic and inelastic material models are presented and their algorithmic treatment is discussed.
Workload: 120 h (32 h in-class teaching and 88 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Finite Elements I, if possible Kontinuumsmechanik I (Continuum mechanics I)
Literature: Lecture notes, Wriggers, P.: Nonlinear Finite Element Methods. Springer 2008, more on Stud.IP
Media: Tablet / projector presentation. PDFs will be uploaded to Stud.IP.
Particularities: -
Lecturer: Marino, Michele
Supervisor: Soleimani, Meisam
Examiner: Marino, Michele
Institute: Institut für Kontinuumsmechanik Fakultät für Maschinenbau http://www.ikm.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 10
Mechanics of Advanced Materials Mechanik komplexer Materialien
Mode of Examination MP+HA
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V/2Ü
Language English
CP 6
Semester 2 (SS)
Exam. Number ?
Level Master
Special Skills Area Higher mechanics
Organizer Marino, Michele
Learning Objectives The description of the mechanical response of materials is a main issue for the development of computational models of structures in Civil, Mechanical and Biomedical engineering. The constitutive behaviour of materials is highly affected by the multiscale arrangement of their constituents, and methods for incorporating nano/microscale properties on the macroscale response allow to gain a deep insight on the design and assessment of structures and devices. Moreover, since modern applications require to employ non-standard materials, mechanics is usually coupled with multiphysics mechanisms, such as thermal effects, moisture movements, phase change, electrical dipoles, deposition/loss of mass. This course discusses constitutive laws by means of theoretical approaches, technical results and computational methods based on a continuum mechanical framework. This course aims to bridge the gap between models and physical mechanisms occurring in crystals, concretes, composites, metals and biological tissues. Graduates of this course are familiar with the mathematical concepts behind constitutive models, being able to discuss their limitations. They are qualified for the computational implementation of constitutive models and for the assessment of the correctness of computational results. They are able to verify and validate constitutive models, to obtain parameters from mechanical tests and to propose experimental campaigns for model calibration. They are experienced on understanding and discussing the published literature in the field and on defending their findings by an oral presentation.
Contents This module tackles theoretical approaches, technical results and computational methods for the description of material constitutive behavior, starting from the multiscale arrangement of constituents and accounting for possible multiphysics effects. In detail, the following issues are discussed: 1. Review of thermodynamical principles for the development of constitutive models. 2. Technical results for the homogenization of composite materials. Laminate theory. 3. Computational homogenization techniques. 4. Hyperelastic constitutive models under finite-strain regime. 5. Models for specific classes of materials in elastic regime: crystals, polymers and rubber, biological tissues. 6. Multiphysics material response: concrete; shape memory alloys; piezoelectric materials; biological tissues. Students are guided by practical exercises, assigning also specific projects to be solved through the implementation of numerical codes.
Workload: 180 h (50 h in-class teaching and 130 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Continuum Mechanics
Literature: Subject specific recommendation of textbooks and journal articles
Media: Blackboard, Power-Point-presentations, computational exercises (e.g., Matlab)
Particularities: Examination: Semester projects and oral presentation
Lecturer: Marino, Michele
Supervisor:
Examiner: Marino, Michele
Institute: Institut für Kontinuumsmechanik Fakultät für Maschinenbau http://www.ikm.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 11
Mehrkörpersysteme Multibody Systems
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language Deutsch
CP 5
Semester 1 (WS)
Exam. Number 240
Level Master
Special Skills Area Higher mechanics
Organizer Wallaschek, Jörg
Learning Objectives Die Vorlesung führt, zugeschnitten auf Mechatronik-Anwendungen, praxisorientiert in die Methoden der Mehrkörpersystemdynamik ein. Dies erlaubt in allen 3 Phasen des Entwurfs (Modellphase, Prüfstandphase und Prototypenphase) den Einsatz der in dieser Vorlesung vermittelten MKS-Modellbildungsmethoden. Insbesondere der Einsatz von MKS-Modellen in Hardware-in-the-Loop-Anwendungen erfordert die Verwendung geeigneter MKS-Formalismen. Dies führt die Teilnehmer hin zu einer mechatronischen Sichtweise der MKS-Dynamik. In den Übungen werden die in den Vorlesungen eingeführten MKS-Modellbildungsmethoden anhand von Beispielen vertieft.
Contents - Kinematische und kinetische Grundlagen - Newton-Euler’sche-Gleichungen - Lagrange’sche Gleichungen - Formalismen für Mehrkörpersysteme - Analyse des Bewegungsverhaltens anhand von Beispielen - Prinzipe von D’Alembert, Jourdain und Gauß
Workload: 120 h (32 h in-class teaching and 88 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Technische Mechanik III und IV
Literature: Popp, Schiehlen: Fahrzeugdynamik, Teubner-Verlag 1993; Kane, Levinson: Dynamics, Theory and Applications, McGraw Hill, N.Y., 1985
Media: Skript, Tafel, PowerPoint
Particularities: Keine
Lecturer: Panning-von Scheidt, Lars
Supervisor: Willeke. Tobias
Examiner: Wallaschek, Jörg
Institute: Institut für Dynamik und Schwingungen Fakultät für Maschinenbau http://www.ids.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 12
Nichtlineare Schwingungen Nonlinear Vibrations
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language Deutsch
CP 5
Semester 2 (SS)
Exam. Number 230
Level Master
Special Skills Area Higher mechanics
Organizer Wallaschek, Jörg
Learning Objectives Viele Schwingungsprobleme lassen sich nicht mehr mit linearen Gleichungen beschreiben (z.B.: Pendel mit großer Amplitude, Schwinger mit Reibkontakt). Eine numerische Lösung ist möglich, der Einfluss einzelner Parameter kann aber nicht bestimmt werden. In der Vorlesung NLS werden Methoden vorgestellt (z.B.: Harmonische Balance Methode), die den Lösungscharakter nichtlinearer Schwingungen zeigen und Phänomene, wie Grenzzykel, zugänglich machen. Es werden Grundbegriffe zur Beschreibung von Schwingungen vertieft und ausgehend von Kenntnissen der linearen Schwingungen ergänzt. Eine Klassifizierung verschiedener nichtlinearer Schwingungsprobleme anhand der Art der Erregung (Selbst-, Fremd-, Parametererregung) wird durch Beispiele in der Übung zur Vorlesung vertieft.
Contents - Klassifizierung der Schwingungen nach ihrer Entstehung - Behandlung freier, selbsterregter, parametererregter und erzwungener nichtlinearer Schwingungen ausgehend von Beispielen und typischen Schwingungserscheinungen - Mathematische Beschreibung und Näherungslösungen - Einführung in die Chaostheorie - Veranschaulichung der nichtlinearen Effekte anhand von Experimenten, Videos und Rechnersimulationen
Workload: 120 h (32 h in-class teaching and 88 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Technische Mathematik IV
Literature: Magnus, Popp: Schwingungen. Teubner-Verlag 2005. Hagedorn: Nichtlineare Schwingungen. Akad. Verl.-Ges. 1978.
Media: Skript
Particularities: Keine
Lecturer: Panning-von Scheidt, Lars
Supervisor: Panning-von Scheidt, Lars
Examiner: Wallaschek, Jörg
Institute: Institut für Dynamik und Schwingungen Fakultät für Maschinenbau http://www.ids.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 13
Simulation und Numerik von Mehrkörpersystemen Simulation and Numerics of Multibody Systems
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language Deutsch
CP 4
Semester 2 (SS)
Exam. Number 290
Level Master
Special Skills Area Higher mechanics
Organizer Wallaschek, Jörg
Learning Objectives Aufbauend auf die in der Veranstaltung Mehrkörpersystem erlernten Methoden zur Beschreibung der Dynamik gekoppelter Körper werden softwaregestüzte Vorgehensweisen zur Erstellung von Bewegungsgleichungen behandelt. Im Weiteren werden verschiedene numerische Lösungsverfahren erarbeitet und angewendet. Am Ende der Veranstaltung sind die TeilnehmerInnen in der Lage, MKS-Modelle in einem MKS/Mechatronikwerkzeug aufzubauen, die für den Mechatronikentwurf notwendigen Analysen durchzuführen und die Modelle zu erweitern. Insbesondere der Einsatz von MKS-Modellen in Hardware-in-the-Loop-Anwendungen erfordert die Verwendung geeigneter MKS-Formalismen, dies führt die TeilnehmerInnen hin zu einer mechatronischen Sichtweise der MKS-Dynamik.
Contents Die Vorlesung führt - zugeschnitten auf Mechatronik-Anwendungen - praxisorientiert in die Methoden der Mehrkörpersystemdynamik ein. Dies erlaubt in allen 3 Phasen des Entwurfs (Modellphase, Prüfstandphase und Prototypenphase) den Einsatz der in dieser Vorlesung vermittelten MKS-Modellbildungsmethoden. In den Übungen werden die in den Vorlesungen eingeführten MKS-Modellbildungsmethoden vertieft. Dazu stehen für jeden Studenten MKS-Programme sowie Beispielmodelle zur Verfügung, die über die Vorlesung hinaus auch im Rahmen des Studiums eingesetzt werden können.
Workload: 120 h (32 h in-class teaching and 88 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Verbrennungstechnik I oder Verbrennungsmotoren I
Literature:
Media: keine Angabe
Particularities: Keine
Lecturer: Hahn, Martin
Supervisor: Panning-von Scheidt, Lars
Examiner: Hahn, Martin
Institute: Institut für Dynamik und Schwingungen Fakultät für Maschinenbau http://www.ids.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 14
Stochastic Finite Element Methods Stochastische Finite Elemente Methoden
Mode of Examination SL
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 2Ü
Language English
CP 6
Semester 2 (SS)
Exam. Number 280
Level Master
Special Skills Area Higher mechanics
Organizer Nackenhorst, Udo
Learning Objectives Nowadays, computational mechanics techniques for structural analysis are industrial standard, even for non-linear system response. Uncertainties with regard to loading conditions and material properties are usually treated in a post-processing manner by safety factors. To overcome the limitations of that approach novel computational techniques for the sound mathematical treatment of stochastic differential have been developed, on which students will be trained. Successful students of these classes know the theoretical fundamental of moderns statistics. They are able to model random fields for uncertain constitutive parameters and random processes, e.g. for fatigue simulations. They know different solution strategies for the underlying stochastic partial differential equations and can make the choice for a problem at hand. Graduates are enabled for setting up goal oriented solution strategies for systems with uncertain constitituve behavior, for example. They can interpret their computational results under consideration of the chosen modeling approach and criticize them. Outstanding engaged students are able to review novel modeling approaches and solution techniques described in journal articles, to judge them, to implement them and to compare the performance with established methods.
Contents This module tackles computational aspects for stochastic analysis of structures with uncertain constitutive properties and loadings. In detail the following issues will be discussed: 1. Motivation for the needs of sophisticated stochastic computational techniques, e.g. for non-linear system response 2. Statistical basics and stochastic methods for the treatment of random variables, random fields and random processes 3. Computational sampling techniques (e.g. Monte-Carlo Methods), stochastic collocation techniques, computational aspects (e.g. parallelization, intrusive vs. non-intrusive etc.) 4. Inverse problems, indentification of parameters, experimental uncertainty analysis 5. Discretization techniques for random fields and random processes 6. Spectral Stochastic Finite Element Method (FEM) – Theory, Implementation and Investigation 7. Alternative concepts on modelling stochastic processes, e.g. Fokker-Planck-representation, computational aspects 8. Model order reduction for mechanical problems with uncertainties 9. Postprocessing, Quantity of Interest: Preparation and interpretation of computed results Algorithms are developed based on a fully open, existing finite element system written in Matlab language. Students are guided by practical exercises in the computer lab.
Workload: 180 h (70 h in-class teaching and 110 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Solid knowledge on computational techniques (FEM)
Literature: Subject specific recommendation of textbooks and Journal articles
Media: Power-Point-presentations + blackboard, practical training in the computer lab, StudIP, Forum
Particularities: Examination: Semester project and oral presentation
Lecturer: Nackenhorst, Udo; Fau, Amelie
Supervisor: Fau, Amelie
Examiner: Nackenhorst, Udo
Institute: Institute of Mechanics and Computational Mechanics
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 15
Advanced Stochastic Analysis Spezielle Verfahren der Stochastischen Analyse
Mode of Examination K (60%) + HA (40%; 45 h)
Compulsory(P)/ Elective (W)
P
Art/SWS 2V/2Ü
Language English
CP 6
Semester 1 (WS)
Exam. Number 330
Level Master
Special Skills Area Higher computer science
Organizer Beer, Michael
Learning Objectives The aims of “Advanced Stochastic Analysis” focus on introducing the basic concepts and computational tools available for addressing problems in the field of stochastic mechanics, and in particular, in the field of stochastic dynamics / random vibrations of structural systems. The concepts and techniques taught in the course exhibit enhanced versatility, while examples are presented from a perspective of usefulness to civil, marine and mechanical engineering applications.
Contents Random process theory: ergodic, stationary and non-stationary processes, correlations functions, power spectra; Linear random vibration theory, and response analysis of nonlinear structures to random loading; Statistical linearization; Simulation of various types of random processes; Stochastic structural dynamics; Structural reliability; Monte Carlo simulation. Computer based (Matlab) analysis of engineering systems with random properties under stochastic excitations
Workload: 180 h (60 h in-class teaching and 120 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: - solid background in structural dynamics and mathematics, - solid programming skills in Matlab, - successful completion of the modules "Stochastik für Ingenieure" and "Computergestützte Numerik für Ingenieure"
Literature: Probabilistic Models for Dynamical Systems, Haym Benaroya, Seon Mi Han, Mark Nagurka, Second Edition, CRC Press, 2013 Random Vibration in Mechanical Systems by Stephen H. Crandall and William D. Mark, 1963 Random Vibration and Statistical Linearization by J. B. Roberts and Pol D. Spanos, 2003 Soong T. T., Grigoriu M., Random Vibration of Mechanical and Structural Systems, Prentice Hall, 1993
Media: Blackboard, PowerPoint-Presentation, Matlab-exercises
Particularities: -
Lecturer: Michael Beer / Ioannis P. Mitseas / Liam Comerford
Supervisor: Ioannis P. Mitseas
Examiner: Mitseas, Ioannis
Institute: Institut für Risiko und Zuverlässigkeit Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.bauinf.uni-hannover.de
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 16
Reliability and Risk Analysis Zuverlässigkeits- und Risikoanalyse
Mode of Examination MP (80%) + HA (20%; 40
h)
Compulsory(P)/ Elective (W)
P
Art/SWS 2V / 2Ü
Language English
CP 6
Semester 2 (SS)
Exam. Number 320
Level Master
Special Skills Area Higher computer science
Organizer Beer, Michael
Learning Objectives Students are familiarised with concepts of reliability and risk analysis of engineering systems and structures. They learn how take into account uncertainties in the loads, in the material and structural and system parameters and in the boundary conditions when analysing structures and systems. The influence of uncertainties on the behaviour and reliability of structures and systems is investigated. Fundamental as well as advanced concepts are discussed. Emphasis is put on efficient stochastic simulation techniques to enable the analysis of industry size structures and systems. In addition, the quantification of uncertain input parameters and the evaluation of stochastic results are discussed in order to convey a sense for a comprehensive reliability and risk assessment. After successful completion of the module students will be able to perform a reliability analysis of real-size structures and systems.
Contents - concepts of statistical estimation for input quantification and result evaluation; moment and maximum likelihood estimation, bootstrap methods, kernel density estimation - review of basic concepts of reliability analysis; First Order Reliability Method and Monte Carlo Simulation - advanced stochastic sampling concepts; importance sampling, subset sampling, line sampling - concepts for systems reliability estimation; fault tree analysis, survival signature approach - concepts of reliability based design - concepts of stochastic sensitivity analysis; local and global
Workload: 180 h (60 h in-class teaching and 120 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: - solid background in structural analysis and mathematics, - solid programming skills in Matlab, - successful completion of the modules "Stochastik für Ingenieure" and "Computergestützte Numerik für Ingenieure"
Literature: Alfredo H-S. Ang, Wilson H. Tang: Probability Concepts in Engineering: Emphasis on Applications to Civil and Environmental Engineering, 2nd Edition, Wiley, 2006 Douglas C. Montgomery (Autor), George C. Runger: Applied Statistics and Probability for Engineers, Wiley, 2013 Enrico Zio: The Monte Carlo Simulation Method for System Reliability and Risk Analysis, Springer, 2013
Media: Blackboard, PowerPoint-Presentation, Matlab-exercises
Particularities: Project work can be carried out individually or in small groups.
Lecturer: Beer, Michael; Broggi, Matteo
Supervisor: Beer, Michael
Examiner: Beer, Michael
Institute: Institut für Risiko und Zuverlässigkeit Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.bauinf.uni-hannover.de
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 17
Artificial Intelligence Künstliche Intelligenz
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language English
CP 5
Semester 2 (SS)
Exam. Number ?
Level Master
Special Skills Area Higher computer science
Organizer Eirini Ntoutsi
Learning Objectives To learn the basics of modern Artificial Intelligence (AI); what are intelligent agents esp. rational agents, how to search for problem solutions; how to automatically learn from data; how to learn from data in an unbiased and fair way.
Contents - Introduction to AI - Intelligent rational agents - Solving problems by searching (Uninformed, Informed, Adversarial search) - Learning from data (Machine learning) - Supervised learning/ Regression - (Deep) Neural networks - Fairness-aware machine learning
Workload: 120 h (42 h in-class teaching and 78 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Basic knowledge of computer science, algorithms and data structures
Literature: Artificial Intelligence: A Modern Approach (Third edition) by Stuart Russell and Peter Norvig Machine Learning by Tom Mitchell
Media: Stud.IP page for announcements, material and up-to-date information on the course.
Particularities: Hands on experimentation through mini projects
Lecturer: Eirini Ntoutsi
Supervisor: Nicolas Tempelmeier
Examiner: Eirini Ntoutsi
Institute: Institut für verteilte Système Fakultät für Elektrotechnik und Informatik http://www.kbs.uni-hannover.de
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 18
Berechenbarkeit und Logik Computability and Logic
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language Deutsch
CP 5
Semester 2 (SS)
Exam. Number 350
Level Master
Special Skills Area Higher computer science
Organizer Vollmer, Heribert
Learning Objectives Die Studierenden kennen die Bedeutung der mathematischen Logik für die Informatik. Sie haben Verständnis für die Möglichkeiten und die Grenzen von Berechenbarkeit, Formalisierbarkeit und Beweisbarkeit erlangt.
Contents In dieser Vorlesung beschäftigen wir uns mit der Frage, welche Berechnungsprobleme überhaupt algorithmisch lösbar sind. Ausgehend von der Unentscheidbarkeit des sog. Halteproblems werden wir verschiedene Stufen der algorithmischen Unlösbarkeit kennenlernen. Besonders interessante Aussagen ergeben sich dabei aus dem Bereich der mathematischen Logik; hier werden wir insbesondere die Gödelschen Unvollständigkeitssätze behandeln. Gliederung: - Rekursive Aufzählbarkeit, - Prädikatenlogik der ersten Stufe, - Unentscheidbarkeit der Prädikatenlogik der ersten Stufe, - Beweise in der Prädikatenlogik der ersten Stufe, - Arithmetische Definierbarkeit, - Repräsentierbarkeit, - Der Gödelsche Unvollständigkeitssatz, - Die arithmetische Hierarchie, - Relative Berechenbarkeit.
Workload: 120 h (42 h in-class teaching and 78 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Grundlagen der theoretischen Informatik-Logik
Literature: Peter Hinman, Fundamentals of Mathematical Logic, A K Peters, 2005. George Boolos, John Burgess, Richard Jeffrey, Computability and Logic, Cambridge. H.-D. Ebbinghaus, J. Flum, W. Thomas, Mathematische Logik, Spektrum.
Media: Skript
Particularities: Die Vorlesung findet alle zwei Jahre im Sommersemester statt.
Lecturer: Vollmer, Heribert
Supervisor:
Examiner: Vollmer, Heribert
Institute: Institut für Theoretische Informatik Fakultät für Elektrotechnik und Informatik http://www.thi.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 19
Data Mining I Data Mining I
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language English
CP 5
Semester 2 (SS)
Exam. Number 380
Level Master
Special Skills Area Higher computer science
Organizer Ntoutsi, Eirini
Learning Objectives To learn the basic steps of the KDD (Knowledge Discovery in Databases) process, with a focus on the Data Mining step; to understand the goals of Data Mining and KDD and their difference from traditional data analysis and database operations; to learn the basic Data Mining tasks, namely clustering, classification, association rules mining, outlier detection and understand when each task is applicable and what are the key differences between the different tasks; to learn key algorithms for each task, to understand the effect of their parameters and what sort of Data Mining models each algorithm produces; finally, to get familiar with tools and frameworks for Data Mining and KDD.
Contents Introduction to Knowledge Discovery and Data Mining Data preprocessing, feature selection, distance/similarity assessment Association Rules and Frequent Itemsets Mining Supervised learning/ Classification Unsupervised learning/ Clustering Outlier detection
Workload: 120 h (42 h in-class teaching and 78 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Basic knowledge of computer science, algorithms, probabilities
Literature: TTan/Steinbach/Kumar: Introduction to Data Mining; Pearson 2006. Han/Kamber: Data Mining - Concepts and Technques; 3rd ed., Morgan Kaufmann Publ., 2012. Witten/ Frank/Hall: Data Mining: Practical Machine Learning Tools and Techniques; 3rd ed., Morgan Kaufmann Publ., 2011.
Media: Stud.IP page for announcements, material and up-to-date information on the course.
Particularities: Hands on experimentation with data mining tasks and algorithms through mini projects.
Lecturer: Ntoutsi, Eirini
Supervisor: Damianos Melidis, Le Quy Tai
Examiner: Ntoutsi, Eirini
Institute: Institut für Verteilte Système Fakultät für Elektrotechnik und Informatik http://www.kbs.uni-hannover.de
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 20
Geometrische Modellierung und isogeometrische Analyse Geometric Modelling and Isogeometric Analysis
Mode of Examination MP + S
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 2Ü
Language Deutsch
CP 6
Semester 2 (SS)
Exam. Number 340
Level Master
Special Skills Area Higher computer science
Organizer Berkhahn, Volker
Learning Objectives Das geometrische Modellieren ist eine zentrale Aufgabe des rechnergestützten Entwerfens (CAD) und basiert auf den differentialgeometrischen Grundlagen von Kurven und Flächen. Dem Designprozess folgt die rechnergestützte Analyse (CAE), die auf den Geometrien des CAD aufbaut. Die Methode der isogeometrischen Analyse verbindet die beiden Disziplinen und nutzt dasselbe Modell für den Entwurf und die Analyse. Das Modul vermittelt grundlegendes Wissen über die mathematische Beschreibung von Freiformgeometrien und deren Anwendung auf das numerische Lösen von gewöhnlichen und partiellen Differentialgleichungen. Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls können die Studierenden: - die theoretischen Grundlagen der geometrischen Modllierung nutzen, um geeignete Flächenrepräsentationen zweckdienlich zu selektieren - Differentialgleichungen mit Hilfe der isogeometrischen Analyse numerisch löse
Contents Differentialgeometrie Kurven- und Flächenrepräsentationen: Hermite, Lagrange, Bézier, B-Spline, Non-Uniform-Rational B-Splines (NURBS) Isogeometrische Analyse von gewöhnlichen und partiellen Differentialgleichungen, z.B. Laplace-Gleichung Bewertung numerischer Lösungen mit Hilfe der MATLAB-Toolbox GeoPDEs
Workload: 180 h (60 h in-class teaching and 120 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Keine
Literature: Farin, G. E. (1994) Kurven und Flachen im Computer Aided Geometric Design. Eine praktische Einführung, Vieweg. Piegl, L., & Tiller, W. (1997) The NURBS Book. Monographs in Visual Communication, Springer. Cottrell, J. A., Hughes, T. J. & Bazilevs, Y. (2009) Isogeometric analysis. Toward Integration of CAD and FEA, John Wiley & Sons. De Falco, C., Reali, A. & Vázquez, R. (2011). GeoPDEs. A research tool for isogeometric analysis of PDEs. Advances in Engineering Software, 42(12), S. 1020-1034
Media: Tafelbild, elektronische Präsentationen, Arbeitsplatzrechner
Particularities: Die Studienleistung ist eine Hausübung.
Lecturer: Berkhahn, Volker; Eckert, Christoph
Supervisor: Behrensdorf, Jasper
Examiner: Berkhahn, Volker
Institute: Institut für Risiko und Zuverlässigkeit Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.bauinf.uni-hannover.de
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 21
Objektorientierte Modellbildung und Simulation Object-Orientated Modelling and Simulation
Mode of Examination MP (50%) + HA (50%; 60
h)
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 2Ü
Language Deutsch
CP 6
Semester 1 (WS)
Exam. Number 310
Level Master
Special Skills Area Higher computer science
Organizer Milbradt, Peter
Learning Objectives Simulationsmodelle bilden in vielen Bereichen des Ingenieurwesens wesentliche Werkzeuge für die Beurteilung von Wirkzusammenhängen und die Entwicklung von Verfahren und Produkten. Das Denken des Ingenieurs in Objekten in Verbindung mit einer objektorientierten Programmiersprache bilden einen natürlichen Zugang zur Erstellung und Implementierung von Simulationsmodellen. Der Aufbau von Vorlesung und Übung fördert das selbständige Erschließen von Lehrinhalten sowie die Fähigkeit zur Übertragung von Algorithmen und Modellansätzen auf konkrete ingenieurpraktische Fragestellungen. Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls können die Studierenden selbständig eine ingenieurtechnische/ökologische Problemstellung bearbeiten, indem sie: - die methodischen Grundlagen der Modellbildung und Simulation anwenden; - eine geeignete Simulationsmethode auswählen; - ein entsprechendes Computermodell entwickeln; - zielgerichtete Simulationen zur Beantwortung der Fragestellung durchführen; - die Ergebnisse der Simulation interpretieren und dabei insbesondere die im Prozess der Modellbildung durchgeführten Vereinfachungen und Unschärfen in den Modellparametern und Eingabedaten einordnen; - die für die Problemstellung theoretischen Grundlagen, sowie die einzelnen Arbeitsschritte nachvollziehbar dokumentieren und präsentieren.
Contents - Systemtheoretische Grundbegriffe der Modellierung und Simulation - Methodische Grundlagen der Modellbildung - stetige und diskrete Simulationsmodelle - Künstliche Neuronale Netze - genetische Algorithmen - Fuzzy-Mengen, -Logik und -Arithmetik - objektorientierte Umsetzung - Anwendungen im Ingenieurwesen
Workload: 180 h (60 h in-class teaching and 120 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Programmierkenntnisse in Java, Basiskurse der Bauinformatik, Mathematik und numerischen Mathematik
Literature: Bossel, H.: Modellbildung und Simulation, Vieweg-Verlag, Unbehauen, R.: Systemtheorie 1+2, Oldenbourg-Verlag, Gerhardt, H.; Schuster, H.: Das digitale Universum, Vieweg-Verlag; Böhme, G.: Fuzzy-Logik, Springer-Verlag, Zell, A.: Simulation Neuronaler Netze.
Media: Tafelbild, elektronische Präsentationen
Particularities: Keine
Lecturer: Milbradt, Peter
Supervisor: Berthold, Tim; Brandt, Sebastian
Examiner: Milbradt, Peter
Institute: Institut für Risiko und Zuverlässigkeit Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.bauinf.uni-hannover.de
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 22
Organic Computing Organic Computing
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language Deutsch
CP 5
Semester 3 (WS)
Exam. Number 370
Level Master
Special Skills Area Higher computer science
Organizer Müller-Schloer, Christian
Learning Objectives Entwurfsmethoden (Organic Computing). Verständnis und Anwendung quantitativer Methoden (Quantitative Emergenz, Autonomiegrad, Selbstorganisationsgrad). Grundlegendes Verständnis von OC-Architekturen und beispielhafter Anwendungen. Verständnis und Anwendung wichtiger naturanaloger Algorithmen und der Grundlagen von Multiagentensystemen. Grundlagen des maschinellen Lernens und wichtiger Optimierungsverfahren.
Contents Ziel der Vorlesung ist zunächst eine Einführung in das Systemdenken, den Systembegriff sowie in die Grundprinzipien von Modellierung und Entwurf komplexer Systeme. Das Denken in Systemen baut auf einer ganzheitlichen Betrachtungsweise auf. Entsprechend werden das Systems Engineering nach Thomé definiert, seine Komponenten erklärt sowie die methodische Basis des Systementwurfs eingeführt. Im Anschluss werden Modellierungs- und Entwurfstechniken behandelt. Die Tätigkeit der Systemanalyse wird als Teil des Systementwurfs eingeführt. Je nach Zielsetzung werden unterschiedliche Modellierungsmethoden (wie die experimentelle Modellierung, die strukturtreue Modellierung oder die phänomenologische Modellierung) sowie unterschiedliche Entwurfsprozesse verwendet. An Beispielen werden die Begriffe der Homo- und Isomorphie erläutert. Es werden für technische Systeme wichtige Modellierungsmethoden zur Systembeschreibung besprochen. Organic-Computing-Systeme werden anhand ihrer selbstorganisierenden und emergenten Eigenschaften mit Beispielen eingeführt. Die für OC zentralen Begriffe der Emergenz und der Selbstorganisation werden quantitativ und somit messbar definiert. Es werden für OC-Systeme typische Architekturen, Simulationsumgebungen (Multi-Agenten-Systeme) sowie Anwendungsbeispiele vorgestellt. In der zweiten Hälfte der Vorlesung werden einige grundlegende Komponenten von Organic-Computing-Systemen betrachtet. Dazu gehören insbesondere: Methoden des maschinellen Lernens (z.B. Classifier Systeme, Neuronale Netze), Optimierungsverfahren (z.B. genetische Algorithmen) und die Klasse der naturanalogen Algorithmen (z.B. Schwarmintelligenz, Ameisenalgorithmen). In diesen Gebieten werden zunächst einige für den Bereich Organic Computing wichtige theoretische Grundlagen vermittelt und dann an konkreten Beispielen (Peer-to-Peer-Systeme, Computerspiele) vertieft.
Workload: 120 h (42 h in-class teaching and 78 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Grundlagen des HW- und SW-Entwurfs
Literature: Müller-Schloer, C. et al.: Organic Computing - A Paradigm Shift for Complex Systems, Birkhäuser, 2011. Daniel D. Gajski, Frank Vahid, Sanjiv Narayan, Jie Gong: Specification and Design of Embedded Systems, PTR Prentice Hall, 1994. B. Thomé: Systems Engineering, John Wiley & Sons, 1993. J.-A. Müller: Systems Engineering: Prinzipien und Methoden der Systementwicklung, MANZ Fortis Verlag, 2000. Ludwig von Bertalanffy: General System Theory, George Braziller, NY, 1998. David E. Goldberg: Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning, Addison-Wesley, 1989. Tom M. Mitchell: Machine Learning, The McGraw-Hill Companies, 1997
Media: Tafel, PowerPoint-Präsentation
Particularities: Keine
Lecturer: Müller-Schloer, Christian
Supervisor:
Examiner: Müller-Schloer, Christian
Institute: Institut für Systems Engineering Fakultät für Elektrotechnik und Informatik http://www.sim.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 23
Biomechanik der Knochen Biomechanics of the Bone
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language Deutsch
CP 5
Semester 2 (SS)
Exam. Number 451
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Wriggers, Peter
Learning Objectives Der Kurs Biomechanik der Knochen vermittelt neben den biologischen und medizinischen Grundlagen des Knochens, auch die mechanischen für dessen Untersuchung und Simulation. Es werden verschiedene Verfahren zur Ermittlung von Materialkennwerten und numerische Methoden für die Beschreibung des Materialverhaltens vorgestellt, die bei Knochen und Knochenmaterial eingesetzt werden. Der Knochen wird nicht nur als Material betrachtet, sondern auch seine Funktion im Körper. Ebenso werden das Versagen und die Heilung von Knochen behandelt. Ziel ist es, zu zeigen wie Aspekte aus der Mechanik auf ein biologisches System übertragen werden können.
Contents - Klassifikation der Knochenmaterialien, einschlägige Grundlagen der Festigkeitslehre und der Dynamik - Beschreibung des Materialverhaltens (elastisch/inelastisch, isotrop/anisotrop) - Ermittlung von Materialkennwerten - Beschreibung von Knochenveränderungen (z.B. Heilung) - Wolfsches Gesetz, Remodeling sowie Berechnungsverfahren
Workload: 120 h (32 h in-class teaching and 88 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Technische Mechanik IV
Literature: B. Kummer: Biomechanik, Form und Funktion des Bewegungsapparates, Deutscher Ärzteverlag. J.D. Currey: Bones, Structure und Mechanics, Princeton University Press.
Media: keine Angabe
Particularities: Keine
Lecturer: Besdo, Silke
Supervisor: Besdo, Silke
Examiner: Besdo, Silke
Institute: Institut für Kontinuumsmechanik Fakultät für Maschinenbau http://www.ikm.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 24
Biomedizinische Technik für Ingenieure I Biomedical Engineering for Engineers I
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language Deutsch
CP 5
Semester 1 (WS)
Exam. Number 450
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Glasmacher, Birgit
Learning Objectives Nach Abschluss der Lehrveranstaltung erkennen und verstehen die Studierenden auf Grundlage der ermittelten zellbiologische Zusammenhänge und Besonderheiten biologischer Systeme die Herausforderungen in der Biomedizinischen Technik. Sie sind dazu in der Lage, einfache technische Systeme im Hinblick auf ihre Biokompatibilität zu beurteilen, Verbesserungsvorschläge zu erarbeiten und diese vorzustellen.
Contents In der Vorlesung werden Grundlagen der Biomedizinischen Technik vermittelt. Die Funktion der Bestandteile des Blutes und deren Kreislauf im Körper wird unter dem Aspekt der Entwicklung medizinischer Geräte betrachtet. In Anwendungsfällen, wie z. B. der Hämodialyse und der Endoprothetik, werden die Immunreaktionen des Körpers auf technische Materialien erläutert. In der Gruppenübung werden Aufgaben zur Auslegung und Analyse technischer Komponenten im Kontakt mit Blut bearbeitet. In einem Kurzreferat zur Gruppenübung können eigene Ergebnisse präsentiert und mit den anderen Kursteilnehmern diskutiert werden.
Workload: 120 h (32 h in-class teaching and 88 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Keine
Literature: Vorlesungsunterlagen
Media: Tafel, Overhead, Beamer
Particularities: Keine
Lecturer: Glasmacher, Birgit
Supervisor: Knigge, Sara Rosemarie
Examiner: Glasmacher, Birgit
Institute: Institut für Mehrphasenprozesse Fakultät für Maschinenbau http://www.imp.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 25
Bodendynamik Soil Dynamics
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 2Ü
Language Deutsch
CP 6
Semester 2 (SS)
Exam. Number 426
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Rolfes, Raimund
Learning Objectives Das Modul vermittelt Kenntnisse über die Ermittlung dynamischer Bodenkennwerte und die Untersuchung dynamischer Vorgänge im Boden sowie über Erdbebenbemessung. Nach erfolgreichem Abschluß des Moduls kennen die Studierenden die Wechselwirkungen des Systems Bauwerk-Boden, die Energieabstrahlung und Ausbreitung von Erschütterungen im Boden, Erdbebendynamik und die Wirkung von Erschütterungen einschließlich der Maßnahmen zur ihrer Minderung. Sie können das vereinfachte und das multimodale Antwortspektrenverfahren anwenden und haben Maßnahmen zum erdebensicheren Bauen und Konstruieren kennengelernt. Außerdem können sie Standsicherheiten für Böschungen und Stützbauwerke unter Erdbebenbeanspruchung in einfachen Fällen ermitteln und das Risiko einer Bodenverflüssigung beurteilen.
Contents - Modellbildung und Erregungsarten in der Bodendynamik - Ermittlung dynamischer Bodenkennwerte im Feld und im Labor - Frequenzabhängigkeit der Materialkennwerte - Wellen und Wellenausbreitung - Ausbreitung und Einwirkung von Erschütterungen - Boden-Bauwerk- Wechselwirkungen - Grundlagen zur Schwingungsberechnung von Fundamenten - Reduzierung von Schwingungen und Erschütterungen - Erdbebendynamik, Intensität und Schadensrisiko - Messtechnische Methoden in der Bodendynamik - Numerische Methoden in der Bodendynamik - Verflüssigung von Böden - Standsicherheit von Böschungen und Stützwänden unter Erdbebenlast - Numerische Methoden in der Bodendynamik
Workload: 180 h (60 h in-class teaching and 120 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Bodenmechanik, Erd- und Grundbau, Tragwerksdynamik
Literature: Studer, Laue, Koller: "Bodendynamik" aktuelle Auflage. Skript.
Media: Skript, Tafel, Overhead-Folien, PowerPoint-Präsentation
Particularities: Keine
Lecturer: Achmus, Martin; Grießmann, Tanja; Schmoor, Kirill Alexander
Supervisor: Hübler, Clemens; Schmoor, Kirill Alexander
Examiner: Achmus, Martin
Institute: Institut für Statik und Dynamik und Institut für Geotechnik Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.fbg.uni-hannover.de
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 26
Elastomere und elastische Verbunde Elastomers and Textile Elastics Composites
Mode of Examination K/MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language Deutsch
CP 5
Semester 2 (SS)
Exam. Number 412
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Wriggers, Peter
Learning Objectives Ziel des Kurses ist es, mit Hilfe von polymerphysikalischen und kontinuumsmechanisch motivierten Modellen grundlegende Charakteristiken von Elastomeren und Faserverbunden zu beschreiben.
Contents Im Rahmen des Kurses werden folgende Themenbereiche behandelt: - Phänomologie der Elastomerwerkstoffe - Phänomologie der textilen Faserverbunde - Chemische/physikalische Erklärungsansätze - Elastische und inelastische Materialmodelle - Numerische Umsetzung und Anwendung
Workload: 120 h (32 h in-class teaching and 88 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Technische Mechanik IV
Literature: Keine
Media: Tafel, Powerpoint-Projektion
Particularities: Keine
Lecturer: Jacob, Hans-Georg
Supervisor: Jacob, Hans-Georg
Examiner: Jacob, Hans-Georg
Institute: Institut für Kontinuumsmechanik Fakultät für Maschinenbau http://www.ikm.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 27
Engineering Dynamics and Vibrations Maschinendynamik
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü/1T
Language English
CP 5
Semester 1 (WS)
Exam. Number 454
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Wallaschek, Jörg
Learning Objectives In this module knowledge is imparted and consolidated in the field of describing and solving dynamical problems with multiple degrees of freedom (MDOF). If completed successfully, students are capable of -Utilizing the terms natural frequencies, mode shapes, modal transformation in the correct manner -Describing MDOF systems in the form of matrix differential equations -Interpreting MDOF systems with respect to mode shapes, rigid body modes and effects like tuned mass damping -Assessing critical operational states of machines and other dynamical systems like resonances, or instability regions -Explaining the advantages to handle MDOF systems in modal space including proportional damping -Using the Jeffcott rotor model (Laval shaft) to describe and calculate basic dynamic effects in rotor dynamics such as self-centering, anisotropic bearing rigidity, internal damping instability, gyroscopic effects
Contents -Natural frequencies und mode shapes of dynamics with multiple degrees of freedom -Rigid body modes -Initial value problem -Modal transformation -Modal/proportional damping -Modal decoupling -Laval shaft/Jeffcott rotor with unbalance excitation -Damping and stability in rotor dynamics
Workload: 150 h (56 h in-class teaching and 94 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Engineering Dynamics/Oscillations (Technische Mechanik 4)
Literature: -Inman: Engineering Vibration. Prentice Hall -Meirowitch: Fundamentals of Vibrations. McGraw-Hill
Media: Board, PowerPoint-Presentation, Matlab-Tutorials
Particularities: Term paper based on Matlab/Simulink
Lecturer: Wangenheim, Matthias
Supervisor: Wangenheim, Matthias
Examiner: Wallaschek, Jörg
Institute: Institut für Dynamik und Schwingungen Fakultät für Maschinenbau http://www.ids.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 28
Entwurf diskreter Steuerungen Design of Discrete Control Systems
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language Deutsch
CP 5
Semester 3 (WS)
Exam. Number 452
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Wagner, Bernardo
Learning Objectives Die Studierenden kennen die Modellierung und Analyse ereignisdiskreter Steuerungen auf der Grundlage von Petri-Netzen und anderer formaler Beschreibungsformen. Sie können sie auf einfache Probleme der Automatisierungstechnik anwenden.
Contents - Einführung in zeit- wert- und ereignisdiskrete Systeme - Sequentielle und parallele Automaten (inkl. Statecharts) - Grundlagen der Modellierung mit Petri-Netzen - Steuerungstechnisch interpretierte Petri-Netze - Farbige Petri-Netze - Einführung in die Modellierung mit Statecharts - Zeitbewertete Petri-Netze - Max-Plus-Algebra - Verteilte Steuerungen nach IEC61499
Workload: 120 h (32 h in-class teaching and 88 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Grundlagen der Programmierung, Grundlagen digitaler Systeme, Grundlagen der Rechnerarchitektur
Literature: Abel, D.: Petri-Netze für Ingenieure - Modellbildung und Analyse diskret gesteuerter Systeme. Springer-Verlag, Berlin 1990. Kiencke, U.: Ereignisdiskrete Systeme - Modellierung und Steuerung verteilter Systeme. Oldenbourg Verlag, München 1997. König, R. und Quäck, L.: Petri-Netze in der Steuerungs- und Digitaltechnik. Oldenbourg Verlag, München 1988 zzgl. aktuelle Empfehlungen in Vorlesung.
Media: keine Angabe
Particularities: Keine
Lecturer: Wagner, Bernardo
Supervisor:
Examiner: Wagner, Bernardo
Institute: Institut für Systems Engineering Fakultät für Elektrotechnik und Informatik http://www.sim.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 29
Fahrzeug-Fahrweg-Dynamik Road Vehicle Dynamics
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language Deutsch
CP 5
Semester 2 (SS)
Exam. Number 455
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Wallaschek, Jörg
Learning Objectives Im Mittelpunkt dieser Lehrveranstaltung steht die dynamische Wechselwirkung des Fahrzeuges mit seiner Umgebung. Diese wird durch das Fahrzeug, sein Fahrwerk und die Eigenschaften von Rad und Schiene, bzw. von Reifen und Fahrbahn bestimmt. Dementsprechend werden die Modellbildung in der Fahrzeugdynamik, die Kräfte im Reifen-Fahrbahn, bzw. Rad-Schiene-Kontakt sowie Fragen zur Fahrsicherheit und zum Fahrkomfort thematisiert. Im einzelnen werden behandelt: Modellbildung in der Fahrzeugdynamik, Rad-Schiene Kontakt, Reifen-Fahrbahn Kontakt, Beschreibung und Interpretation von Gesamtfahrzeugbewegungen, Wirkungsweise ausgewählter Fahrerassistenzsysteme (ABS, ESP, ...), Bewertung von Fahrsicherheit und Fahrkomfort, Schwingungseinwirkung auf den Menschen, Fallstudien.
Contents - Mechanische Gesamtfahrzeug- & Komponentenmodelle - Reifen/Fahrbahn-Kontakt - Rad/Schiene-Kontakt - Mechanische Reifen- & Radeigenschaften, Modellierungsgrade - Fahrwerkelemente - Schwingungen, Vertikaldynamik & Komfortbeurteilung - Querdynamik & Lateralverhalten - Mehrkörpersimulation - Vertiefung der o.g. Themenstellungen durch Gastbeiträge geplant
Workload: 120 h (32 h in-class teaching and 88 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Technische Mechanik IV, Maschinendynamik
Literature: M. Mitschke, H. Wallentowitz: „Dynamik der Kraftfahrzeuge“, Springer Verlag, 2004 K. Knothe, S. Stichel: „Schienenfahrzeugdynamik“, Springer Verlag, 2003 K. Popp, W. Schiehlen: „Ground Vehicle Dynamics“, Springer Verlag, 2010 Vorlesungsfolien (Stud.IP) Übungsaufgaben aus Hörsaalübung (Stud.IP) Klausursammlung (Stud.IP)
Media: keine Angabe
Particularities: keine
Lecturer: Wallaschek, Jörg
Supervisor: Wangenheim, Matthias
Examiner: Wallaschek, Jörg
Institute: Institut für Dynamik und Schwingungen Fakultät für Maschinenbau http://www.ids.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 30
Faserverbund-Leichtbaustrukturen Fiber Composite Lightweight Structures
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 2Ü
Language Deutsch
CP 6
Semester 1 (WS)
Exam. Number 410
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Rolfes, Raimund
Learning Objectives Das Modul vermittelt umfassende Grundlagenkenntnisse über faserverstärkte Kunststoffe als Werkstoff, ihre Fertigungsverfahren sowie den Entwurf und die Berechnung von Faserverbund-Leichtbaustrukturen. Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls haben die Studierenden Anwendungsbeispiele aus dem Maschinenbau, der Luft- und Raumfahrttechnik sowie dem Bauwesen behandelt. Beispiele sind eine Automobilkarosserie und Bauteile der ARIANE V aus CFK (kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff), eine Brücke aus GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff) sowie Rotorblätter einer Windenergieanlage (aus CFK oder GFK).
Contents - Einführung - Ausgangswerkstoffe und Halbzeuge - Fertigungsverfahren - Berechnung - Entwurf - Zulassungsfragen - Ausführungsbeispiele aus Maschinenbau und Bauwesen
Workload: 180 h (60 h in-class teaching and 120 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Baumechanik A und B (Bauwesen), Mechanik I bis IV (Maschinenbau)
Literature: Skript, VDI-Handbuch für Kunststoffe
Media: Skript, Tafel, PowerPoint-Präsentation
Particularities: Die Vorlesung findet in englischer und die Übung in deutscher Sprache statt. Im Rahmen des Kurses wird eine Exkursion zum Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Braunschweig angeboten.
Lecturer: Rolfes, Raimund; N.N.
Supervisor: Haldar, Ayan
Examiner: Rolfes, Raimund
Institute: Institut für Statik und Dynamik Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.isd.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 31
Finite Element Applications in Structural Analysis Finite Elemente Anwendungen in der Statik und Dynamik
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 2Ü
Language Deutsch/Englis
h
CP 6
Semester 2 (SS)
Exam. Number 413
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Rolfes, Raimund
Learning Objectives Das Modul vermittelt den selbständigen Umgang mit einem kommerziellen Finite Elemente Programm. Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls haben die Studenten im Rechnerpraktikum an Hand von Beispielen das problemabhängige Vorgehen mit dem Programm Abaqus erlernt. Unterschiedliche Probleme wie das Stabilitätsversagen von Schalen und Platten, Schadensfälle infolge dynamischer Beanspruchung wie die Auslegung einer Crashbox und das Materialversagen bei Betonbauteilen und Stahlträgern werden beherrscht. Die theoretischen Grundlagen werden beherrscht.
Contents - Vergleich verschiedener numerischer Lösungsverfahren - Stabilitätsprobleme in der Statik: z.B. Biegedrillknicken, Durchschlagprobleme, Schalen- und Plattenbeulen - Schadensfälle infolge dynamischer Beanspruchung: z.B. Resonanzversagen eines Stockwerkrahmens und verschiedene Stoßprobleme wie der Anprall gegen ein Verkehrsschild oder die Auslegung einer Crashbox - Materialversagen bei Betonbauteilen, Elastomerlagern und Stahlträgern - Begleitende Aufarbeitung der theoretischen Grundlagen
Workload: 180 h (60 h in-class teaching and 120 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Baumechanik, Numerische Mechanik
Literature: Umfangreiche und aktualisierte Literaturlisten werden den Studierenden in StudIP zur Verfügung gestellt.
Media: Skript, Tafel, PowerPoint-Präsentation
Particularities: Rechnerpraktikum mit den FE- Programmen FEAP und ABAQUS.
Lecturer: Daum, Benedikt
Supervisor: Dean, Aamir; Unger, Robin
Examiner: Daum, Benedikt
Institute: Institut für Statik und Dynamik Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.isd.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 32
GIS und Geodateninfrastruktur
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language Deutsch
CP 5
Semester 3 (WS)
Exam. Number 441
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Kutterer, Hansjörg
Learning Objectives In der Lehrveranstaltung werden Grundkenntnisse in GIS und Geodateninfrastrukturen vermittelt. Sie versetzen die Studierenden in die Lage, GIS-Datenmodelle adäquat einzusetzen; sie kennen Geodatenquellen und die Methoden, über Geodateninfrastrukturen auf diese Datenquellen zuzugreifen.
Contents - GIS-Datenstrukturen - raumbezogene Zugriffsstrukturen auf Geodaten - Geodatenbanken - Geodatenquellen - Geodateninfrastrukturen
Workload: 150 h (32 h in-class teaching and 118 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: keine
Literature: keine Angabe
Media: Tafel, Beamer, StudIP
Particularities: keine
Lecturer: Kutterer, Hansjörg
Supervisor:
Examiner: Kutterer, Hansjörg
Institute: Institut für Kartographie und Geoinformatik Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.ikg.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 33
Grundwassermodellierung Groundwater Modelling
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 2Ü
Language Deutsch
CP 6
Semester 2 (SS)
Exam. Number 424
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Graf, Thomas
Learning Objectives Dieses Modul vermittelt vertiefte Kenntnnisse über die Computer-gestützte Simulation von Grundwasserströmung und den Transport von im Wasser gelösten Stoffen. Die Studierenden lernen Simulationen "von Hand" und mit Computer-Übungen durchzuführen und Ergebnisse zu visualisieren und interpretieren. Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls können die Studierenden - einfache ein- und zweidimensionale Strömungsprobleme von Hand lösen; - mathematische Terme in den Differentialgleichungen für Grundwassertrsömung und Transport erklären; - Mechanismen des Schadstofftransportes erläutern; - konzeptuelle (2D und 3D) Modelle erstellen; - Anfangs- und Randbedingungen definieren; - stationäre und instationäre Probleme von Grundwasserströmung und Schadstofftransport simulieren und - Simulationsergebnisse visualisieren und interpretieren.
Contents - Grundwasserströmungsgleichung - Mechanismen des Schadstofftransportes - Transportgleichung - Mathematische Modellierung von Grundwasserströmung und Schadstofftransport - Erstellung konzeptueller Modelle - Erstellung numerischer Computer-Modelle - Beurteilung der Computer-Simulationen von Grundwasserströmung und Schadstofftransport
Workload: 180 h (60 h in-class teaching and 120 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Strömungsmechanik, Strömung in Hydrosystemen, Hydrosystemmodellierung
Literature: Bear, J., 2007. Hydraulics of Groundwater; Dover Publications. Bear, J., 1988. Dynamics of Fluids in Porous Media; Dover Publications. Domenico, P. and Schwartz, F., 1990. Physical and Chemical Hydrogeology; Wiley, New York. Kinzelbach, W. and Rausch, R., 1995. Grundwassermodellierung: Eine Einführung mit Übungen; Borntraeger, Berlin.
Media: Tafel, PowerPoint-Präsentation, Computer
Particularities: Klausur (75%), Hausarbeiten (25%), Modellierbericht gilt als Studienleistung
Lecturer: Graf, Thomas
Supervisor:
Examiner: Graf, Thomas
Institute: Institut für Strömungsmechanik und Umweltphysik Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.hydromech.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 34
Hydrosystemmodellierung Modelling of Hydrosystems
Mode of Examination K (80%) + HA (20%; 60 h)
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 2Ü
Language Deutsch
CP 6
Semester 3 (WS)
Exam. Number 420
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Graf, Thomas
Learning Objectives Dieses Modul vermittelt vertiefte Kenntnisse über die Modellierung nichtlinearer und komplexer Probleme aus Strömungsmechanik und Grundwasserhydraulik. Dabei werden iterative numerische Lösungsverfahren erklärt. Der Schwerpunkt liegt auf der Simulation komplexer Rohrströmungs-Probleme, nichtlinearer Grundwasserströmungs-Probleme, und ungesättigter Bodenwasserströmung. Die Simulation von Kluftströmung und Dichteströmung wird ergänzend demonstriert. Ferner wird die Umsetzung praktischer Probleme behandelt, was in sechs Hausarbeiten geübt wird. Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls können die Studierenden nichtlineare und komplexe Probleme aus Strömungsmechanik und Grundwasserhydraulik iterativ lösen.
Contents 1. Iterationsverfahren 2. Lamiare/turbulente Strömung in Einzelrohren und Rohrnetzwerken 3. Nichtlineare Druckverluste an Rohrverbindungen 4. Nichtlineare Druckverluste bei Grundwasserströmung 5. Methoden zum Einbau von Rand- und Anfangsbedingungen in die Grundwasserströmungsgleichung 6. Berechung der Sickerlinie mit verschiedenen Methoden 7. Herleiten und Lösen der Richards Gleichung für ungesättigte Strömung 8. Strömung in Kluftsystemen 9. Dichteströmung
Workload: 180 h (60 h in-class teaching and 120 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Strömungsmechanik, Strömung in Hydrosystemen, Grundwassermodellierung
Literature: Aigner D, Carstensen D (2015). Technische Hydromechanik 2. Beuth, Berlin, 490 pp. Barenblatt GI, Entov VM, Ryzhik VM (1990). Theory of fluid flow through natural rocks. Kluwer, Dordrecht, 395 pp. Bear J (1979). Hydraulics of groundwater. McGraw-Hill, New York, 569 pp. Bollrich G (1996). Technische Hydromechanik - Band 1 (4. Auf.). Verlag für Bauwesen, Berlin, 456 pp.; Bollrich G (1989). Technische Hydromechanik - Band 2 (1. Aufl.). Verlag für Bauwesen, Berlin, 680 pp. Istok J (1989). Groundwater modeling by the finite element method. American Geophysical Union, Washington, 495 pp. Todd DK (1980). Groundwater Hydrology. John Wiley & Sons, New York, 535 pp. Wang HF, Anderson MP (1982). Introduction to groundwater modeling, finite difference and finite element methods. Freeman and Company, University of Wisconsin, Madison, 237 pp.
Media: Tafel, PowerPoint-Präsentation, Computer
Particularities: keine
Lecturer: Graf, Thomas
Supervisor:
Examiner: Graf, Thomas
Institute: Institut für Strömungsmechanik und Umweltphysik Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.hydromech.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 35
Image Analysis I Bildanalyse I
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1 Lab
Language English
CP 4
Semester 2 (SS)
Exam. Number ?
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Rottensteiner, Franz
Learning Objectives The students will get to know a general strategy for knowledge-based image analysis, including all the required intermediate steps. In the lab course, the students will gain practical experience in addition to the theoretical knowledge taught in the lecture by developing their own image analysis modules. In addition, the lab will train the students’ problem solving skills.
Contents The course starts with a brief overview about imaging sensors and image pre-processing techniques. After that, the concept of scale space is introduced. This is followed by a block of lectures dealing with different aspects of image segmentation, including specific methods for extracting points, edges and regions as well as a generic framework delivering all these features. This lecture block is completed by an overview about methods for post-processing the segmentation results and for feature grouping. After that, fundamental aspects of knowledge-based image analysis are discussed. We start with the definition of feature vectors from image data, which is followed by a discussion of the role of models in image analysis and formal options for knowledge representation. Finally, the generic structure of knowledge-based image analysis systems and the general strategies used for image analysis in such systems are discussed. The course finishes with a lecture block on methods for internal and external evaluation. Lab: Development of image analysis modules based on Matlab.
Workload: 180 h (60 h in-class teaching and 120 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Basic knowledge in image processing; recommended course: Photogrammetric Computer Vision
Literature: Forsyth, D.A., Ponce, J., Computer Vision, A Modern Approach, Prentice Hall, 2003.
Media: Beamer, blackboard, StudIP, computer
Particularities: -
Lecturer: Rottensteiner, Franz
Supervisor: Andreas Paul
Examiner: Rottensteiner, Franz
Institute: Institut für Photogrammetrie und Geoinformation Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.ipi.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 36
Laserscanning - modelling and interpretation Laserscanning - Modellierung und Interpretation
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language English
CP 5
Semester 3 (WS)
Exam. Number 440
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Brenner, Claus
Learning Objectives The students know selected techniques and algorithms for the low-, intermediate- and high-level processing of laser scanning data and their respective application areas.
Contents Airborne, terrestrial and mobile mapping laser scanning: scan geometry and technical characteristics. Low-, intermediate- and high-level tasks. Representation of 3D rotations: matrix, angles, axis+angle, quaternions. Estimation of similarity transforms and the iterative closest point algorithm. Estimation and segmentation of lines and planes. Region growing, RANSAC and MSAC, Hough transform, scanline grouping. Scanning and segmentation in robotics applications. Decision trees and random forests for the classification of point clouds. Markov chains and Markov chain Monte Carlo methods and their use for high-level interpretation. In the exercises, selected algorithms will be programmed.
Workload: 150 h (32 h in-class teaching and 118 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Programming skills.
Literature: Vosselman, Maas: Airborne and Terrestrial Laser Scanning, Whittles Publishing 2010.
Media: Presentation (Projector), Slides (on Stud.IP), programming (exercises).
Particularities: -
Lecturer: Brenner, Claus
Supervisor:
Examiner: Brenner, Claus
Institute: Institute of Cartography and Geoinformatics
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 37
Maschinendynamik Dynamics of Machines
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü/1T
Language Deutsch
CP 5
Semester - (WS)
Exam. Number 454
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Wallaschek, Jörg
Learning Objectives In diesem Modul wird das Wissen über die Beschreibung und Lösung dynamischer Probleme mit mehreren Freiheitsgraden vermittelt und vertieft. Nach erfolgreicher Absolvierung des Moduls sind die Studierenden in der Lage, - die Ausdrücke Eigenfrequenzen, Eigenformen, Modaltransformation, in der richtigen Art und Weise einzusetzen, - Mehrfreiheitsgradsysteme in der Form matrizieller Differentialgleichungen zu beschreiben, - Mehrfreiheitsgradsysteme in Bezug auf Eigenformen, Starrkörpermoden und Effekte wie Tilgung zu interpretieren, - kritische Betriebszustände von Maschinen und anderen dynamischen Systemen wie Resonanzen und Instabilitätsbereiche zu beurteilen, - die Vorteile einer Beschreibung von Mehrfreiheitsgradsystemen im Modalraum inkl. modaler Dämpfung zu erklären, - das Lavalläufermodell einzusetzen, um grundlegende dynamische Effekte aus der Rotordynamik zu beschreiben, wie Selbstzentrierung, anisotrope Lagersteifigkeiten, Effekte innerer und äußerer Dämpfung, Kreiseleffekte.
Contents - Eigenfrequenzen und Eigenformen in der Mehrfreiheitsgraddynamik - Starrkörpermoden - Eigenwertproblem - Anfangswertproblem - Modaltransformation und Entkopplung der Freiheitsgrade - Modale Dämpfung - Lavalläufer mit Unwuchtanregung - Dämpfung und Stabilität in der Rotordynamik
Workload: 150 h (56 h in-class teaching and 94 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Technische Mechanik IV
Literature: Holzweißig, Dresig: Lehrbuch der Maschinendynamik. Fachbuchverlag Leipzig. Magnus, Popp: Schwingungen. Teubner-Verlag. Inman: Engineering Vibration. Prentice Hall. Bei vielen Titeln des Springer-Verlages gibt es im W-Lan der LUH unter www.springer.com eine Gratis Online-Version.
Media: Board, PowerPoint-Presentation, Matlab-Tutorials
Particularities: Matlab-basierte Semesteraufgabe als begeitende Hausarbeit im Selbststudium. Aufwand: 30 SWS
Lecturer: Wallaschek, Jörg
Supervisor: Wangenheim, Matthias
Examiner: Wallaschek, Jörg
Institute: Institut für Dynamik und Schwingungen Fakultät für Maschinenbau http://www.ids.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 38
Nichtlineare Statik der Stab- und Flächentragwerke Nonlinear Analysis of Beam and Shell Structures
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 2Ü
Language Deutsch
CP 6
Semester 3 (WS)
Exam. Number 411
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Rolfes, Raimund
Learning Objectives Das Modul vermittelt anwendungsorientiertes Wissen über die Methoden der nichtlinearen Statik. Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls können die Studierenden geometrisch und physikalisch nichtlineare Effekte bei Stab- und Flächentragwerken erkennen und die Tragwerke mittels geometrisch und/oder physikalisch nichtlinearer Theorien berechnen. Bei Spannungs- und Stabilitätsproblemen im Bauwesen haben sie Erfahrungen sowohl mit dem Computereinsatz als auch mit praxisrelevant angepassten Handrechnungsverfahren. Die Studierenden sind mit der Energiemethode (Verfahren von Ritz und Galerkin) als Grundlage der Finite Elemente Methode vertraut.
Contents - Nichtlineares Verhalten, Sicherheitsbetrachtungen - Geometrische Nichtlinearität - Stabilitätsprobleme der Elastostatik - Physikalische Nichtlinearität - Geometrische und physikalische Nichtlinearität - Energiemethoden
Workload: 180 h (60 h in-class teaching and 120 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Grundlagen statisch unbestimmter Tragwerke, Stabtragwerke, Flächentragwerke
Literature: Rothert, H., Gensichen, V.: Nichtlineare Stabstatik
Media: Tafel, PowerPoint-Präsentation
Particularities: keine
Lecturer: Jahjouh, Mahmoud
Supervisor: Gerendt, Christian
Examiner: Jahjouh, Mahmound
Institute: Institut für Statik und Dynamik Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.isd.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 39
Numerical Modelling in Geotechnical Engineering Numerische Modellierung in der Geotechnik
Mode of Examination K + HA (80 h)
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 1V / 3Ü
Language English
CP 6
Semester 3 (SS)
Exam. Number 425
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Achmus, Martin
Learning Objectives The course teaches special knowledge of soil mechanics and numerical modeling which is necessary to process geotechnical problems with complex boundary conditions. This comprises advanced knowledge on material behavior of soils and on the application of numerical models for the solution of soil-structure-interaction problems. After successfully passing the course, students are able -to explain and apply sophisticated soil mechanical material laws and to evaluate the suitability of different material laws for a certain application; -to develop finite element models for geotechnical problems by applying commercial software programs, to carry out the calculations and to present, analyze and evaluate the results.
Contents - FEM basics for continuum mechanics - Elastoplastic material laws and iteration strategies - Geotechnical specialties (initial stresses; contact interaction) - Model domain and mesh fineness - Material behavior of soils (Dilatancy, failure hypotheses, isotropic and kinematic hardening) - Material laws for soils (Mohr-Coulomb, Hardening Soil, Hypoplasticity) - Mechanical-hydraulical coupled problems - Simulation of foundation problems - Simulation of excavations and slopes
Workload: 180 h (60 h in-class teaching and 120 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Soil Mechanics and Foundation Engineering (Bachelor course); Geotechnical Engineering Constructions (Master course); Mechanics of Solid Bodies (Master Course)
Literature: Will be announced in the lecture.
Media: StudIP, Beamer, Blackboard, Computer
Particularities: Workload for homework: 80h Limited number of participants (due to limited number of software licenses)
Lecturer: Achmus, Martin; Terceros, Mauricio; Cao, Shuhan
Supervisor: Terceros, Mauricio; Cao, Shuhan
Examiner: Achmus, Martin
Institute: Institute for Geotechnical Engineering
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 40
Positionierung und Navigation I
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language Deutsch
CP 5
Semester 3 (WS)
Exam. Number 442
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Schön, Steffen
Learning Objectives Ziel des Moduls ist, dass die Studierenden moderne Verfahren zur präzisen geodätischen Positionierung und Navigation sowie grundlegende Zusammenhänge geodätischer Abbildungen beherrschen. Durch selbständiges Programmieren einer GPS-Auswertung soll die Fähigkeit zur Umsetzung des theoretischen Wissens geschult werden.
Contents Prinzipien der Positionierung (TOA, TDOA, AOA, RSS) und Beispiele für technische Umsetzung, Echtzeitpositionierung mit GPS, Network-RTK, Überblick über die Verfahren zur Navigation (visuelle Navigation, Koppelnavigation, terrestrische Radionavigation, Inertialnavigation).
Workload: 150 h (32 h in-class teaching and 118 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: keine Angabe
Literature: Seeber, G.: Satellite Geodesy. Foundations, Methods and Applications. de Gruyter, Berlin 2003. Hofmann-Wellenhof, B.: Navigation, Springer-Verlag, Wien NewYork 2003. Heck, B.: Rechenverfahren und Auswertemodelle der Landesvermessung. Wichmann Verlag, Heidelberg 2003.
Media: Tafel, Beamer, StudIP
Particularities: Übungen in MATLAB, praktische Messübung
Lecturer: Schön, Steffen
Supervisor:
Examiner: Schön, Steffen
Institute: Institut für Erdmessung Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.ife.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 41
Robotik I Robotics I
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language Deutsch
CP 5
Semester 3 (WS)
Exam. Number 453
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Ortmaier, Tobias
Learning Objectives Im Umfang der Vorlesung Robotik I werden Entwurfs- und Berechnungsverfahren für die Kinematik und Dynamik von Industrierobotern sowie redundanten Robotersystemen behandelt. Die Studierenden werden mit Verfahren der Steuerung und Regelung von Robotern bekannt gemacht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Erarbeitung klassischer Verfahren und Methoden im Bereich der Robotik.
Contents - Direkte und inverse Kinematik - Koordinaten- und homogene Transformationen - Denavit-Hartenberg-Notation - Jacobi-Matrizen - Kinematisch redundante Roboter - Bahnplanung - Dynamik - Newton-Euler-Verfahren und Lagrange’sche Gleichungen - Einzelachs- und Kaskadenregelung, Momentenvorsteuerung - Fortgeschrittene Regelverfahren - Sensoren
Workload: 120 h (32 h in-class teaching and 88 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: keine Angabe
Literature: Skript, Literaturliste über StudIP
Media: keine Angabe
Particularities: keine
Lecturer: Ortmaier, Tobias; Haddadin, Sami
Supervisor: Ortmaier, Tobias
Examiner: Ortmaier, Tobias
Institute: Institut für mechatronische Systeme Fakultät für Maschinenbau http://www.imes.uni-hannover.de/institut.html
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 42
Stoff- und Wärmetransport Mass and Heat Transport (Environmental Fluid Mechanics)
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 2Ü
Language Deutsch
CP 6
Semester 3 (WS)
Exam. Number 422
Level Master
Special Skills Area Engineering applications
Organizer Neuweiler, Insa
Learning Objectives Die Studierenden haben ein solides Grundverständnis der relevanten Transportmechanismen in Strömungen. Sie können die Mechanismen in Transportmodellen abbilden. Sie kennen typische räumliche und zeitliche Verläufe von Stoffkonzentrationsverteilungen in Umweltströmungsszenarien (Flüsse, Grundwasser, Luftströmung). Sie können die Relevanz verschiedener Transportprozesse für spezifische Fragestellungen abschätzen.
Contents - Stoff- und Wärmebilanzen in durchmischten Systemen - Bilanzbeschreibung im Kontinuum: Die Transportgleichung - Diffusion - Advektion und Lösungen der Advektions- Diffusionsgleichung - Mischung und Dispersion - Chemische Umwandlungen und Sorption - Anwendungen
Workload: 180 h (60 h in-class teaching and 120 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Strömungsmechanik, Strömung in Hydrosystemen, Prozesssimulation, Numerik partieller Differentialgleichungen
Literature: Fischer, H., List, E., Koh, C., Imberger, J. & Brooks, N. 1979: Mixing in inland and coastal waters, Academic Press, New York. Freeze, R.A. und J.A. Cherry, 1979: Groundwater, Prentice-Hall Inc. Englewood Cliffs. Clark, M.M, 1996: Transport modelling for environmental engineers and scientists, Wiley.
Media: Skript, StudIP, Beamer, Tafel etc.
Particularities: keine
Lecturer: Neuweiler, Insa
Supervisor: Cremer, Clemens
Examiner: Neuweiler, Insa
Institute: Institut für Strömungsmechanik und Umweltphysik Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.hydromech.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 43
Continuum Mechanics I Kontinuumsmechanik I
Mode of Examination MP
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language English
CP 5
Semester 1 (WS)
Exam. Number 640
Level Bachelor
Special Skills Area General Studies
Organizer Wriggers, Peter
Learning Objectives Zunächst werden die mathematischen Grundlagen der Tensoralgebra und Tensoranalysis erläutert. Darauf aufbauend werden die kinematischen Beziehungen für ein allgemeines 3D Kontinuum sowie die Grundgleichungen der Kontinuumsmechanik entwickelt. Diese kontinuumsmechanischen Grundlagen werden auf einfache 2D und 3D mechanische Systeme angewandt.
Contents - Grundlagen der Tensoralgebra - Grundlagen der Tensoranalysis - lineare und nichtlineare 3D Kinematik - Kinetik - Grundgleichungen und Erhaltungssätze - Prinzipien der Kontinuumsmechanik - Einführung in Materialgleichungen
Workload: 120 h (32 h in-class teaching and 88 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Technische Mechanik IV
Literature: Holzapfel, G.A.: Nonlinear Solid Mechanics, Wiley 2000
Media: Skript, Tafel, PowerPoint
Particularities: integrierte Lehrveranstaltung bestehend aus Vorlesung, Hörsaalübung.
Lecturer: Aldakheel, Fadi
Supervisor: Töller, Felix
Examiner: Aldakheel, Fadi
Institute: Institut für Kontinuumsmechanik Fakultät für Maschinenbau http://www.ikm.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 44
Einführung in die Modellierung mit Petri-Netzen Introduction to Modelling with Petri Nets
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 1Ü
Language Deutsch
CP 4
Semester 3 (SS)
Exam. Number 650
Level Bachelor
Special Skills Area General Studies
Organizer Szczerbicka, Helena
Learning Objectives Die Studierenden kennen Modellierungsformalismen zur Analyse von parallelen und verteilten Systemen wie Rechner- oder drahtlose Telekommunikationsnetze. Dabei haben sie qualitative und quantitative Analyse vertieft. Sie haben die intuitive Darstellung von mathematischen Resultaten kennen gelernt.
Contents Zeitlose Petrinetze; Bestimmung qualitativer Eigenschaften (Lebendigkeit, Beschränktheit, Invarianten etc.); stochastische Petrinetze; GSPN, Ableitung der Markovkette; Bestimmung von quantitativen Leistungsgrößen; Anwendungen zur Modellierung mit Petrinetzen. Weitere Konzepte aus der Familie Petrinetze, u.a. farbige Petrinetze und hybride Petrinetze.
Workload: 120 h (42 h in-class teaching and 78 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: keine
Literature: Wird in der Vorlesung bekannt gegeben.
Media: Tafel, PowerPoint-Präsentation
Particularities: keine
Lecturer: Szczerbicka, Helena
Supervisor:
Examiner: Szczerbicka, Helena
Institute: Institut für Systems Engineering Fakultät für Elektrotechnik und Informatik http://www.sim.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 45
Elastomechanik Mechanics of Elastic Bodies
Mode of Examination SL (90 h)
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS Eigenstudium
Language Deutsch
CP 6
Semester 2 (WS/SS)
Exam. Number 610
Level -
Special Skills Area General Studies
Organizer Nackenhorst, Udo
Learning Objectives Die Mechanik elastischer Körper bildet eine wesentliche Grundlage für die Berechnung und Bemessung von Tragwerken im konstruktiven Ingenieurbau. Um die Verformung und Beanspruchung von Tragwerken infolge äußerer Einwirkungen berechnen und bewerten zu können, wurden die Studierenden in die grundlegende Theorie der Elastostatik eingewiesen. Im Rahmen der Modellbildung wurden die Konzepte an vereinfachenden Modellen für die Beanspruchung und Verformung von geraden Stäben und Balken praxisnah angewandt. Mit der Einführung energiebasierender Betrachtungsweisen wurde die Grundlage für die numerische Berechnung komplexer Beanspruchungszustände gelegt. Nach erfolgreichem Abschluss dieses Moduls besitzen die Studierenden die Fähigkeit, die theoretischen Grundlagen der Mechanik elastischer Körper zur Lösung praktischer Aufgaben im Bauingenieurwesen anzuwenden, insbesondere können sie komplexe Beanspruchungszustände unter Berücksichtigung der zugrundegelegten Modellbildung bewerten. Sie haben dabei übergeordnete Kompetenzen der Abstraktion und Modellbildung unter Berücksichtigung der verfügbaren mathematischen Methoden als wesentliche Grundlage allgemeiner Ingenieurkompetenz erworben.
Contents 1. Verformungskinematik 2. Definition mechanischer Spannungen 3. Gleichgewichtsbedingungen des Kontinuums 4. Stoffgleichungen: verallgemeinertes Hookesches Gesetz, Wärmedehnung, Elasto-Plastizität 5. Modellbildung, geometrische Idealisierung 6. Beanspruchung gerader Stäbe und Balken a. Normalspannungen b. Schubspannungen c. Schiefe Biegung 7. Kombinierte Beanspruchung, Beanspruchungshypothesen 8. Energiemethoden der Mechanik a. Prinzipe der virtuellen Arbeiten b. Einführung in die Finite-Elemente-Methode 9. Stabilitätsuntersuchungen Die Lehrinhalte werden zur Vorbereitung weiterführender Lehrveranstaltungen an konkreten Beispielen aus dem Bauingenieurwesen vertieft. Zur Durchführung rechenintensiverer Untersuchunge werden die Studierenden mit Programmen zur Symbolischen Mathematik (MAPLE) vertraut gemacht.
Workload: 150 h (10 h in-class teaching and 140 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Baumechanik I, Mathematik I
Literature: Wriggers, Nackenhorst, Beuermann, Spiess, Löhnert, Technische Mechanik - Kompakt, Teubner, aktuelle Auflage
Media: Vorlesungs- und Übungsmaterial, Videomittschnitte aus Volesungen und Übungen
Particularities: Semesterbegleitend wird ein (Online-)Tutorium angeboten.
Lecturer: Nackenhorst, Udo
Supervisor: Funk, Steffen; Wang, Xue Rui
Examiner: Nackenhorst, Udo
Institute: Institut für Baumechanik und Numerische Mechanik
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 46
Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.ibnm.uni-hannover.de/
Modellbildung im Ingenieurwesen Modeling in Engineering
Mode of Examination SL (60 h)
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 2Ü
Language Deutsch
CP 4
Semester 2 (SS)
Exam. Number 630
Level Bachelor
Special Skills Area General Studies
Organizer Nackenhorst, Udo
Learning Objectives Die Studierenden kennen Modelle, die dazu dienen, Prozesse, Systeme und Eigenschaften von Bauteilen und Materie in Naturwissenschaft und Technik approximativ mittels mathematischer Methoden zu beschreiben, um deren Verhalten zu simulieren. Häufig dienen Modelle dazu, ein vertieftes Verständnis in die naturwissenschaftlichen Zusammenhänge und Abläufe zu entwickeln, um diese zu optimieren.
Contents 1. Kontinuierliche Modelle - Formulierung der problembeschreibenden partiellen Differentialgleichungen mittels Bilanzgleichungen - Klassifizierung partieller Differentialgleichungen (Lösungseigenschaften und Berechnungsmethoden) - Formulierung der Randbedingungen 2. Materialmodelle - Elastische Festkörper - Fluide - Rheologische Materialmodelle 3. Numerische Lösungsverfahren für partielle Differentialgleichungen - Finite Elemente Methoden - Finite Differenzen Methoden 4. Hierarchische Modellbildung - Strukturmodelle - Diskrete Modelle - Skalenübergreifende Modellierung
Workload: 120 h (60 h in-class teaching and 60 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: keine
Literature: keine Angabe
Media: keine Angabe
Particularities: keine
Lecturer: Nackenhorst, Udo; Mathis, Wolfgang
Supervisor: Funk, Steffen
Examiner: Nackenhorst, Udo
Institute: Institut für Baumechanik und Numerische Mechanik und Institut für Theoretische Elektrotechnik Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie mit Fakultät für Elektrotechnik und Informatik http://www.ibnm.uni-hannover.de/ http://www.tet.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 47
Numerische Mathematik II Numerical Mathematics II
Mode of Examination K
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 4V / 2Ü
Language Deutsch
CP 10
Semester 2 (SS)
Exam. Number 670
Level Bachelor
Special Skills Area General Studies
Organizer Steinbach, Marc
Learning Objectives Die Studierenden: - kennen die numerischen Methoden zur näherungsweisen Lösung anspruchsvollerer mathematischer Problemstellungen. - können die Eignung verschiedener Methoden je nach Gegebenheit und der Grenzen der Anwendbarkeit numerischer Methoden einschätzen. - beherrschen die mathematischer Denkweise und Argumentation sicher. - sind in der Lage konkrete Aufgaben unter Anwendung geeigneter Methoden zu lösen.
Contents - Numerische Verfahren für Eigenwertaufgaben: inverse Iteration, QR - und Lanczos-Verfahren, - Anfangswertaufgaben für gewöhnliche Differentialgleichungen: Runge-Kutta-Verfahren, Schrittweitensteuerung, steife Differentialgleichungen.
Workload: 300 h (90 h in-class teaching and 210 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Numerische Mathematik I
Literature: Quarteroni, R. Sacco, F. Saleri: Numerische Mathematik I und II, Springer Verlag.
Media: keine Angabe
Particularities: keine
Lecturer: Beuchler, Sven
Supervisor: Morgenstern, Philipp
Examiner: Beuchler, Sven
Institute: Institut für Angewandte Mathematik Fakultät für Mathematik und Physik http://www.ifam.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 48
Numerische Mechanik Computational Mechanics
Mode of Examination K (80%)+ Testat 20 %; 30 h
Compulsory(P)/ Elective (W)
W
Art/SWS 2V / 2Ü
Language Deutsch
CP 6
Semester 1 (WS)
Exam. Number 620
Level Bachelor
Special Skills Area General Studies
Organizer Nackenhorst, Udo
Learning Objectives Der Ingenieurin/dem Ingenieur stehen heute leistungsfähige kommerzielle Finite Element Programmsysteme für die numerische Analyse mechanischer Strukturen zu Verfügung. Ziel dieses Moduls ist es, den Studierenden die theoretischen Grundlagen für diese numerischen Berechnungsmethoden zu vermitteln und sie für kompetente und kritische Anwendung dieser Programmsysteme im Rahmen der linearen Festkörpermechanik vorzubereiten. Erfolgreiche Absolventinnen/Absolventen dieses Moduls verfügen über die Kompetenz, die Berechnungsergebnisse (z.B. dreiachsige Beanspruchungszustände, Eigenfrequenzen etc.) unter Berücksichtigung der gewählten Modellbildung zu interpretieren und kritisch zu bewerten. Sie kennen die grundlegende Theorie der Finite Elemente Methode (FEM) und den sequenziellen Ablauf eines FEM-Programms für Fragestellungen der linearen Festkörpermechanik und Strukturdynamik. Sie kennen typische Fehlerquellen der numerischen Berechnung und der Modellbildung und können diese bei der Bewertung ihrer Berechnungsergebnisse bewerten. Die Studierenden kennen die Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes der FEM für Probleme, die über die lineare Festkörpermechanik hinausgehen. Besonders engagierte Studierende sind befähigt, neue Elementformulierungen mathematisch herzuleiten, zu implementieren und an standardisierten Tests zu erproben.
Contents Im Rahmen dieses Moduls wird eine Einführung in die Finite Elemente Methode vermittelt. Im Einzelnen werden die folgenden Themengebiete bearbeitet: 1. Einführung in die FEM am Beispiel des Dehnstabs (Variationsformulierung, Galerkinverfahren, Ansatzfunktionen, Elementmatrizen, Assemblierung, Postprocessing etc.); Vergleich mit dem Finite Differenzen Verfahren 2. Finite Elemente für Balken, Scheiben und 3D-Kontinua (isoparametrisches Konzept, numerische Integration) 3. Programmstruktur eines FEM-Programms, Fehlerbetrachtung 4. Interpretation und kritische Bewertung der Berechungsergebnisse, Fehleranalyse 5. Lösung strukturdynamischer Aufgaben (Eigenwertberechnung, modale Superposition, explizite und implizite Zeitschrittintegration, Dämpfung); Problemabhängige Wahl des geeigneten Verfahrens 6. Verallgemeinerung: FEM als Methode zur approximativen Lösung partieller Differentialgleichungen; Poison-Gleichung (stationäre Wärmeleitung, Sickerströmung, etc.) und Advektions-Diffusions-Probleme Im Rahmen dieser Lehrveranstaltungen werden die Studierenden an ein kommerzielles Finite Element Programmsystem herangeführt. Die internen Abläufe und Algorithmen werden an einem überschaubaren, auf der Programmiersprache Matlab basierenden, Programmsystem erlernt.
Workload: 180 h (70 h in-class teaching and 110 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Solide Kenntnisse in der Grundlagenmechanik (Baumechanik A + B) und Mathematik (Mathematik für Ingenieure I + II), grundlegende Programmierkenntnisse (Matlab). Bei fachlichen Defiziten wird das Onlinemodul "Elastomechanik" (ILIAS) für das begleitende Studium empfohlen.
Literature: Skript (deutsch) + themenspezifische Empfehlung weiterführender Literatur
Media: Power-Point-Präsentationen, Tablet-PC bzw. Tafel-Anschrieb, praktische Übungen am Rechner, ILIAS-Modul, Video-Sequenzen aus Vorlesungen und Übungen, StudIP, Forum
Particularities: Tutorien, Lernkontrolle durch semesterbegleitende Hausarbeiten
Lecturer: Nackenhorst, Udo
Supervisor: Bittens, Maximilian
Examiner: Nackenhorst, Udo
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 49
Institute: Institut für Baumechanik und Numerische Mechanik Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.ibnm.uni-hannover.de/
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 50
Seminararbeit (Master) Seminar Thesis
Mode of Examination ST (80%) + KO (20%)
Compulsory(P)/ Elective (W)
!
Art/SWS -
Language Deutsch
CP 5
Semester 4 (WS/SS)
Exam. Number 9001
Level Master
Special Skills Area Organizer Studiendekan
Learning Objectives Das Modul vertieft die angewandten Techniken und Fertigkeiten des wissenschaftlichen Arbeitens. Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls können die Studierenden gezielt mit Fachliteratur umgehen, eigenständig Literaturrecherchen durchführen, wissenschaftliche Texte formulieren und die Ergebnisse in der Gruppe präsentieren.
Contents Die Studierenden erarbeiten zu konkreten Themen aus einem Fachgebiet den Stand der wissenschaftlichen Technik. Gruppenarbeit ist erwünscht.
Workload: 150 h (0 h in-class teaching and 150 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Je nach Institut und Thema ist der Besuch entsprechender grundlegender Module dringend angeraten.
Literature: Theuerkauf, J.: Schreiben im Ingenieurstudium. Schöningh 2012. Franck, N.; Stary, J.: Die Technik wissenschaftlichen Arbeitens. UTB Stuttgart, aktuelle Auflage; Friedrich, Ch.: Schriftliche Arbeiten im technisch-naturwissenschaftlichen Studium. Mannheim, Dudenverlag, aktuelle Auflage.
Media: keine Angabe
Particularities: Die Seminararbeit ist binnen 6 Monaten nach Ausgabe schriftlich und zusätzlich in elektronischer Form abzuliefern. Der schriftlichen Arbeit ist eine Zusammenfassung in englischer Sprache voranzustellen. Zusätzlich sind jeweils fünf, den Inhalt der Arbeit beschreibende, Schlagwörter anzugeben. Die Seminararbeit ist in einem Kolloquium fakultätsöffentlich zu präsentieren. Das Kolloquium besteht aus einem Vortrag zum Thema der Seminararbeit. Die Bewertung der Prüfungsleistung erfolgt folgendermaßen: Studienarbeit 80% und Kolloquium 20%.
Lecturer:
Supervisor:
Examiner:
Institute: Institute der Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.fbg.uni-hannover.de
Computational Methods in Engineering (M. Sc.)
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 51
Masterarbeit (25 LP) Master Thesis
Mode of Examination MA (80%) + KO (20%)
Compulsory(P)/ Elective (W)
!
Art/SWS -
Language Deutsch
CP 25
Semester 4 (SS+WS)
Exam. Number 9998
Level Master
Special Skills Area Organizer Studiendekan
Learning Objectives Das Modul vertieft die angewandten Techniken und Fertigkeiten des wissenschaftlichen Arbeitens. Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls können die Studierenden wissenschaftliche Methoden zur selbstständigen Lösung einer komplexen Aufgabe aus dem Fachgebiet des Konstruktiven Ingenieurbaus bzw. des Wasser-, Umwelt- und Küsteningenieurwesens bzw. der Computergestützten Ingenieurwissenschaften und benachbarter Bereiche innerhalb einer vorgegebenen Frist anwenden und weiterentwickeln.
Contents Die Masterarbeit ist eine wissenschaftliche Arbeit, in der die während des Studiums erlangten Kenntnisse und Fertigkeiten zur Anwendung kommen. Die Masterarbeit kann experimentelle Untersuchungen, Simulationen oder Bemessungsaufgaben beinhalten. Die Studierenden haben gelernt, erworbenes Wissen zur Anwendung zu bringen, dieses selbstständig in einen neuen Kontext zu stellen und Methoden einzusetzen, die ihnen ein wissenschaftliches Arbeiten ermöglichen. Die Ergebnisse werden schriftlich im Rahmen der Masterarbeit dokumentiert. Die wesentlichen Ergebnisse sind in einem Kolloquium zu präsentieren.
Workload: 750 h (0 h in-class teaching and 750 h self-study incl. course achievements and examination performances)
Prerequisites: Die Zulassung zur Masterarbeit setzt voraus, dass im Rahmen der Masterprüfung mindestens 60 Leistungspunkte erworben wurden.
Literature: Theuerkauf, J.: Schreiben im Ingenieurstudium. Schöningh 2012. Franck, N.; Stary, J.: Die Technik wissenschaftlichen Arbeitens. UTB Stuttgart, aktuelle Auflage; Friedrich, Ch.: Schriftliche Arbeiten im technisch-naturwissenschaftlichen Studium. Mannheim, Dudenverlag, aktuelle Auflage.
Media: keine Angabe
Particularities: Die Masterarbeit ist in einem Kolloquium fakultätsöffentlich zu präsentieren. Das Kolloquium besteht aus einem Vortrag zum Thema der Masterarbeit. Die Bewertung der Prüfungsleistung erfolgt folgendermaßen: Masterarbeit 80% und Kolloquium 20%.
Lecturer:
Supervisor:
Examiner:
Institute: Institute der Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie http://www.fbg.uni-hannover.de
Glossary
Module Handbook Computational Methods in Engineering, last update April 10, 2018 52
A Article Aufsatz AA Composition Ausarbeitung BA Bachelor’s Thesis Bachelorarbeit BÜ/BUE Identification Courses Bestimmungsübungen DO Documentation Dokumentation ES Essay Essay FP Practical Examination Fachpraktische Prüfung FS Case Study Fallstudie HA Term Paper Hausarbeit K Written Test Without
Choice Format Klausur ohne Antwortwahlverfahren
KA Written Test With Choice Format
Klausur mit Antwortwahlverfahren
KO Colloquium Kolloquium KP Artistic Presentation Künstlerische Präsentation KU Short Assignment Kurzarbeit KW Artistic and Scientific Presentation Künstlerisch-wissenschaftliche
Präsentation LÜ/LUE Laboratory Exercises Laborübungen ME Musical Elaboration in a Learning
Group Musikalische Erarbeitung in einer Lerngruppe
MK Practical Music-Teaching Presentation
Musikpädagogisch-praktische Präsentation
ML Master’s Colloquium Master-Kolloquium MO Models Models MP Oral Examination Mündliche Prüfung MU Practical Musical Presentation Musikpraktische Präsentation P Project Projektarbeit PD Planning and Implementation
of a Teaching unit Planung und Durchführung einer Lehrveranstaltungseinheit
PF Portfolio Portfolio PK Pedagogic-oriented Concert Pädagogisch orientiertes Konzert PR Presentation Presentation PW Planning Planwerk R Lecture Referat SA Seminar Paper Seminararbeit SG Impromptu Stegreif SL Seminar Performance Seminarleistung SP Practical Sports Presentation Sportpraktische Präsentation ST Student Research Papers Studienarbeiten TP Practical Theatrical Presentation Theaterpraktische Präsentation uK ungraded Written Test unbenotete Klausur U Course Design Unterrichtsgestaltung Ü Exercises Übungen V Oral Presentation Vortrag ZD Graphic Representation Zeichnerische Darstellung ZP Complex Examination Performance Zusammengesetzte Prüfungsleistung
Note on the test or study performances indicated in this module catalogue: The standard for the duration of a written examination is 20 minutes per performance point. The duration of an oral examination is approximately 20 minutes.