Kompaktkurs Finite Elemente für Einsteiger

Dieses studentenerprobte Lehrbuch stellt die Finite-Elemente-Methode (FEM) als ein allgemeines numerisches Approximationsverfahren für partielle Differentialgleichungen mit einem Fokus auf die lineare Elastostatik vor. Neben dem systematischen Vorgehen zur Erstellung von Finite Elementen und dem daraus resultierenden Gleichungssystem aus den physikalischen Problemstellungen mithilfe von Ansatzfunktionen wird die Konsequenz dieser Diskretisierung aufgezeigt. Diese umfasst die Phänomene des „Locking“ und des „Hourglassing“. Zur praktischen Berechnung einer approximativen Lösung werden Verfahren vorgestellt, die für die computergestützte Berechnung benötigt werden, wie z. B. das isoparametrische Konzept und die numerische Integration. Abschließend wird die Berechnung abgeleiteter Größen erläutert und ihre Signifikanz für die Bewertung der Berechnungsergebnisse dargelegt. Etliche begleitende Beispielaufgaben mit Lösungen tragen zum Verständnis der Theorie bei.

Der Inhalt
Physikalische Grundlagen der FEM - Mathematische Grundlagen der FEM - Ansatzfunktionen - Finite-Elemente-Formulierung - Isoparametrisches Konzept - Numerische Integration - Nachlaufrechnung - Elementanalyse -  Anwendungsbeispiele und praktische Elementeigenschaften

Die Zielgruppen
- Studenten und Dozenten in allen Fachrichtungen 
- Ingenieure, die mit kommerziellen FEM-Programmen arbeiten

Die Autoren
Prof. Dr.-Ing. Manfred Hahn ist in der Industrie tätig gewesen, vornehmlich im Leichtbau / Faserverbundsektor. Nach seiner Promotion an der Universität Stuttgart war er als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Technischen Universität Dresden tätig. Derzeit arbeitet er an der Wilhelm-Büchner-Hochschule in Darmstadt/Pfungstadt als Dozent.

Dr.-Ing. Michael Reck ist wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Stuttgart und unterrichtet die Vorlesungen Einführung in die Finite-Elemente-Methode, Finite Elemente 2/3 und Nichtlineare Finite Elemente an der Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik.