▼Engineering Mechanics II – Bachelor Engineering Science, WT
Engineering Mechanics II behandelt den Teil der Elastostatik in der Technischen Mechanik. Nach einer Einführung in die Thematik führt die Vorlesung die Konzepte zum Spannungs- und Dehnungsbegriff ein. Neben den Gleichgewichtsgleichungen der Statik wird in der Elastostatik zusätzlich das elastische Materialgesetz nach Hooke als Konstitutivgleichung eingeführt. Somit können nun auch statisch überbestimmte Systeme berechnet werden. Anschließend wird die Elastostatik von Stäben und Balken näher betrachtet. Dabei werden die folgende Belastungsarten betrachtet: Zug, Druck, Schub, Torsion und Knicken.
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▼Protection for Construction I – Master Engineering Science, EPS, WT
Die Vorlesung führt unterschiedliche Effektoren und deren Wirkung ein, bevor anschließend entsprechende bauliche Schutzsysteme vorgestellt und deren Wirkprinzipien erläutert werden. Die Vorlesung beginnt mit einem historischen Überblick über Schutz von Gebäuden und Infrastruktur, angefangen von mittelalterlichen Burgen bis hin zur Neuzeit im Wandel mit den fortschreitenden Entwicklungen in den Waffensystemen. Nach einer kurzen Einführung zur Wirkung dynamischer Belastungen wie Explosionen, ballistischer Impakt etc. auf das Verhalten von Metallen, Keramiken und Polymeren werden die Konzepte der Risikoanalyse und des Risikomanagements inklusive der Cost-Benefit-Analyse behandelt. Anschließend werden die Grundlagen der unterschiedlichen Effektoren eingeführt und spezifische bauliche Schutzmaßnahmen behandelt. Dies umfasst Bedrohungen für Soft und Hard Target Infrastrukturen durch Explosionen, Fahrzeuge/Überfahrtaten, Drohnen und ballistische Attentate.
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Bild: © J.W. Denny et al., Medical Engineering & Physics (2021) (93) 83-92.
▼Protection for Construction II – Master Engineering Science, EPS, FT
Die Vorlesung baut auf der Vorlesung „Protection for Construction I“ auf und vermittelt den Studierenden die Grundlagen, kritische Infrastrukturbereiche und Gebäude zu identifizieren und lehrt spezifische Schutzkonzepte und deren Anwendung für unterschiedliche Bedrohungslagen. Es werden zunächst verschiedene Site Design Strategien vermittelt bevor gezielt auf die Schutzkonzepte gegen Progressive Collapse von Gebäuden eingegangen wird inklusive möglichen Retrofitting Maßnahmen für Wände, Böden und Säulen. Die Vorlesung betrachtet weiter Explosionsschutzkonzepte im Zusammenhang mit Glassystemen und Fassaden sowie auch deren Retrofitting. Zum Schluss werden CBRN-(Kampf)stoffe und die spezifischen Bedrohungen sowie entsprechende bauliche und strategische Schutzmaßnahmen gegen CBRN-Bedrohungen behandelt.
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▼Abschlussarbeiten
▼Erstellen Materialmodelle Multimaterial
Auxetische Strukturen zeichnen sich durch ihre negative Poisson-Zahl aus. Dieser Effekt führt zu einer Reihe an vorteilhaften Eigenschaften, wie einer geringen Dichte, hohen massespezifischen Energieabsorption und vielem mehr. Um diese Effekte noch stärker hervorzuheben, können multipler Materalien in einer solchen Struktur eingesetzt werden. Zu diesem Zweck werden Polymerproben gefertigt, welche den größten Vorteil bringen. Im folgenden müssen die Proben dynamisch (am Fallturm) untersucht werden. Begleitet wird dies durch Simulationen in LS-Dyna, wofür Materialmpdelle der einzelnen Polymere ermittelt und erstellt werden müssen. Hierfür würden reguläre Zug-/Druckversuche duchgeführt werden und anschließend die ermittelten Materialmodelle auf die Simulation angewandt. Aufgabe hierbei wäre primär, die Polymerproben in Zug-/Druckversuchen zu charakterisieren. Je nach Intresse können weiterhin dynamische Fallturmveruche durchgeführt werden, um das komibinierte Material zu untersuchen, oder Simulationen in LS-Dyna durchgeführt werden, und die zuvor bestimmten Materialmodelle auf Simulationen anzuwenden.
Betreuer: Alexander Engel
▼Durchführen dyn. Simulationen (LS-Dyna) und Fallturmversuche
Dynamische Materialcharakterisierung ist ein zentraler Bestandteil, um moderne Strukturen und Materialien einsatzfähig zu machen. Um dies zu gwährleisten, werden diverse dynamische Versuche am Fallturm durchgeführt und von Simulationen begleitet, um eine möglichst genaue Strukturcharakterisierung zu gewährleisten. Eingesetzt werden hierzu Strukturen mit einer negativen Poisson-Zahl, auch bekannt als auxetische Strukturen. Die Fallturmversuche werden bei unterschiedlichen Dehnraten durchgeführt, welche sich an realen, potentiellen Anwendung orientieren. Dazuz zählen Anwendungen als Crash-Absorber im Auto oder auch ballistischer Schutz. Die begleitenden Simulationen werden in LS-Dyna durchgeführt. CAD-Modell der Strukturen sind bereits vorhanden, bei Interesse kann die Strukturgenerierung und Simulationsautomatisierung (durch Verwendung einer Python-Codes) noch erweitert werden.
Betreuer: Alexander Engel
Letzte Änderung: 27. Oktober 2023