Finite-Elemente-Software ANSYS

In der Seminarreihe werden theoretischer Grundlagen der Finite Elemente Methode (FEM) vermittelt. Im Rahmen eines Praktikums lernen die Studenten das Programmsystem ANSYS kennen.

Die Teilnehmer der Lehrveranstaltung werden befähigt, mit dem professionellen Programmsystem ANSYS Grundstrukturen der Mikrosystemtechnik zu modellieren sowie deren Verformung und dynamisches Verhalten unter mechanischen oder thermischen Lasten zu simulieren und zu analysieren. Sie werden in die Lage versetzt, Eigenfrequenzen und Eigenschwingformen von Mikrosensoren bzw. -aktoren vorherzusagen sowie die Deformation geschichteter Mikrostrukturen bei verschiedenen Belastungssituationen zu berechnen und zu dokumentieren.

Inhalte der Lehrveranstaltung sind:

• Theoretische Grundlagen der FEM,
• Preprocessing
• Elementtypen,
• Materialparameter,
• Standardgeometrien, Strukturen
• Vernetzung,
• Last- und Verschiebungsvorgaben,
• Lösungstypen, -algorithmen
• Postprocessing
• Listen
• Pfadoperationen
• grafische Aufbereitung und Analyse von Daten

Die kreative Beschäftigung mit vorgefertigten Programmbeispielen zu ausgewählten Mikrostrukturen direkt am PC und die selbstständige Programmierung nach vorgegebenen Mustern macht die Studenten effizient mit Syntax und Menüstruktur der Software vertraut.
Im Vergleich der numerischen Simulationen mit vereinfachten, analytischen Modellen bauen sie praktische Erfahrungen in der geeigneten Wahl von Elementtypen, Vernetzungen und Lösungsalgorithmen sowie in der Bewertung und Darstellung der numerischen Resultate auf.
Die erarbeiteten Kenntnisse und Fähigkeiten sind in einem Beleg nachzuweisen, welcher die Modellierung von Mikrosensoren oder -aktoren zum Inhalt hat. Voraussetzung für den Beleg ist die erfolgreiche Umsetzung aller Übungsaufgaben in ANSYS-Programme; der Nachweis darüber geschieht mit der Übergabe einer PDF-Datei aller erstellten Grafiken (inklusive einer knappen Interpretation der Ergebnisse) an den Dozenten.