Partikelmethoden im Ingenieurwesen

Worum geht's

In diesem Modul lernst du verschiedene partikelbasierte Diskretisierungsmethoden (z. B. DEM, PFEM, SPH, MPM) kennen und anzuwenden, insbesondere für die Modellierung granularer und fluider Materialien in extremen Belastungsszenarien. Schwerpunkt ist die Material Point Methode (MPM): du vertiefst ihre Konzepte, implementierst Ansätze in bereitgestellter Lehrsoftware und validierst sowie analysierst die Simulationsergebnisse. Am Ende kannst du methodische Grenzen klassischer FEM ableiten und partikelbasierte Verfahren zur Lösung ingenieurtechnischer Fragestellungen einsetzen.

Was du danach kannst

• Grundlagen verschiedener partikelbasierter Diskretisierungsmethoden beschreiben
• typische Anwendungsgebiete dieser Methoden benennen
• Grenzen klassischer FEM bei großen Dehnungen und komplexen Kontaktproblemen erklären
• Motivation für partikelbasierte Verfahren ableiten
• vertieftes Verständnis der Material Point Methode (MPM) erlangen
• Grundprinzipien der MPM eigenständig implementieren
• Simulationsergebnisse systematisch validieren und kritisch analysieren
• in Teamprojekten numerische Lösungsstrategien für technische/ wissenschaftliche Fragestellungen entwickeln

Aus was das Modul besteht

• VorlesungVermittlung der theoretischen Grundlagen zu partikelbasierten Methoden
• Lab SessionsEinarbeitung in die bereitgestellte Lehrsoftware und praktische Übungen
• Betreute Projektarbeit in kleinen GruppenAnwendung, Implementierung und Validierung in teamorientierten Projekten
• Gastvorträge (optional)Einblick in aktuelle Forschungs- und Anwendungsfelder durch internationale Experten

Lehrmethode

• mediengestützter Vortrag (PowerPoint, Videos)zur strukturierten Vermittlung der Konzepte
• Lab Sessions mit Lehrsoftwarezum Erlernen und Implementieren numerischer Methoden
• betreute Projektarbeit in Kleingruppenfür praxisnahe Anwendung, Teamarbeit und Vertiefung
• Impulsvorträge internationaler Expertenfür aktuelle Forschungsperspektiven und Anwendungsbeispiele