Mathematik und Computergestützte Simulation sind von grundlegender Bedeutung für das Ingenieurwesen, insbesondere auch für fast alle Disziplinen im Bauingenieurwesen. Mathematisch fundierte computergestützte Simulation hat sich neben Theorie und Experiment zur dritten Säule der Natur- und Technikwissenschaften entwickelt und besitzt den Charakter einer eigenständigen Grundlagendisziplin. Mit ihrer Hilfe können Experimente optimiert, ergänzt, reduziert oder gar ersetzt werden. Insbesondere können Parameterstudien leicht und kostengünstig durchgeführt werden. Es können Erkenntnisse in Situationen gewonnen werden, wo Experimente unmöglich oder unsinnig sind; man denke zum Beispiel an die Sicherheit kritischer Infrastrukturen bei außergewöhnlichen äußeren Einwirkungen.
Computergestützte Simulation ermöglicht auch die Analyse von Strukturen und Vorgängen bei zufallsbeeinflussten Parametern, bei Unsicherheiten in der Modellbildung oder bei nicht-deterministischen Verhaltensweisen und öffnet somit neue Möglichkeiten für Ingenieure beim Durchspielen von Szenarien und bei der Entscheidungsfindung unter den in der Praxis immer existierenden Unsicherheiten.
Lehre
Im Bachelorstudiengang Bauingenieurwesen und Umweltwissenschaften werden von den beiden Professoren des Instituts Grundlagen aus den Bereichen Mathematik, Programmieren, Finite Elemente und andere computergestützte Berechnungsverfahren, sowie in der Statistik und Quantifizierung von Unsicherheiten vermittelt. Im zugehörigen Masterstudiengang werden Vertiefungen vor allem zu numerischen Themen, wie beispielsweise numerische Methoden für Schwingungsprobleme oder Finite Elemente für nichtlineare Problemstellungen, angeboten.
Im Bachelor- und Masterstudiengang Mathematical Engineering werden vor allem die Veranstaltungen zur Analysis und Numerik von gewöhnlichen und partiellen Differentialgleichungen betreut.
Forschung
Die Bandbreite der Forschungs- und Entwicklungsvorhaben erstreckt sich über das gesamte Spektrum von der Grundlagenforschung (Numerische Analysis) bis zur Entwicklung eigener praxisreifer Simulationswerkzeuge für Höchstleistungsrechner. Themenschwerpunkte sind hierbei Festkörper- und Strukturdynamik, Kontaktprobleme, gekoppelte Mehrfeldprobleme und Aspekte des High Performance Computing (HPC), mit innovativen und interdisziplinären Anwendungen innerhalb des Bauingenieurwesens und der Umweltwissenschaften sowie darüber hinaus (z.B. Biomedizin). In der mathematischen Grundlagenforschung steht die Analyse der Genauigkeit der numerischen Lösung (Diskretiserungsfehler) von Randwertaufgaben und von Optimalsteuerproblemen für partielle Differentialgleichungen und Variationsungleichungen derzeit im Mittelpunkt.
Seit 2020 ist am Institut das neu gegründete Data Science & Computing Lab (DSC Lab) angesiedelt, welches wissenschaftlichen Fortschritt und Innovation durch datenbasierte und rechenintensive Methoden anstrebt (z.B. maschinelles Lernen, künstliche Intelligenz, HPC). Mit seiner gebündelten Kompetenz sowie seinen Hardware-Ressourcen unterstützt das DSC Lab alle Forschungsaktivitäten am Institut und fördert den Transfer von Forschungsergebnissen in Anwendungscodes der zahlreichen akademischen und industriellen Partner.
Ansprechpartner und Adressen
Universität der Bundeswehr München
Institut für Mathematik und Computergestützte Simulation
Gebäude 41, Sekretariat Raum 5122
85577 Neubiberg
• Mathematik
Univ. Prof. Dr. rer. nat. habil. Thomas Apel
Tel. 089 6004-3405
• Compuntergestützte Simulation im Bauingenieurwesen
Univ. Prof. Dr.-Ing. Alexander Popp
Tel. 089 6004-3082