Beispiele für angehende Studierende

Die folgenden Beispiele verdeutlichen exemplarisch die typische Vorgehensweise bei der mathematischen Formulierung und Analyse einer angewandten Problemstellung. Diese und auch weiterfühende Aufgaben werden vorlesungsbegleitend bearbeitet und in Übungsgruppen besprochen.

Rettungsschwimmerproblem

Rettungsschwimmerproblem - Modellierung und Optimierung

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Raketenflug

Modellierung eines senkrechten Raketenfluges und Optimierung der Steighöhe

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Beispiele aus der Forschung

Die folgenden Anwendungen geben einen Einblick in aktuelle Forschungsthemen, an denen Studierende in Form von Bachelor-, Master- oder Projektarbeiten mitwirken können oder bereits mitgewirkt haben. Diese Anwendungen erfordern vertiefte Kenntnisse und Fähigkeiten, die im Laufe des Studiums erlangt werden.

Automatische Fahrt auf einer Teststrecke

Mit Hilfe mathematischer Methoden der optimalen Steuerung kann die Fahrt eines Autos auf einer unebenen Strecke simuliert werden. Das Fahrzeug wird durch das sogenannte Einspurmodell beschrieben, welches um realistische Reifenkennlinien mit Längs- und Querkräften unter Berücksichtigung der Fahrbahnneigung erweitert wurde.

Docking Manöver an ein taumelndes Zielobjekt

Mit zunehmender Anzahl von Objekten auf Erdumlaufbahnen steigt die Gefahr von Kollisionen mit Satelliten. Um diese zu vermeiden, wird an Konzepten zur Weltraumschrottbeseitigung gearbeitet. In diesem Beispiel wurde ein optimales Andockmanöver von einem Servicesatelliten an ein unkontrollierbares, taumelndes Zielobjekt modelliert und numerisch mihilfe von direkten Diskretisierungsmethoden gelöst, wobei Restriktionen zur Kollisionsvermeidung berücksichtigt wurden.

Online modell-prädiktive Regelung mit Hindernisvermeidung

Das Video zeigt die Online-Regelung eines Modellautos mittels nichtlinearer modell-prädiktiver Regelung und Hindernisvermeidung. Die Bestimmung der Position erfolgt mit einem Indoor-GPS-System.

Objekterkennung mit XTION PRO LIVE und dem KUKA youBot

Dieses Video zeigt einen KUKA youBot mit einer XTION PRO LIVE 3D Kamera, mit deren Hilfe ein Objekt (roter Ball) erkannt und gegriffen wird. Die Objekterkennung wurde durch eine trainierte Klassifikationsmethode realisiert.

Finite-Elemente-Simulation eines Stahlseils

Durch nichtlineare Finite-Elemente-Methoden (FEM), deren Grundlagen im Rahmen des Masterstudiengangs ME vermittelt werden, kann der gesamte Herstellungsprozesss von Stahlseilen ("Schlagen") im Computer simuliert und damit die mechanischen Eigenschaften des Stahlseils rein virtuell vorhergesagt werden.

Computergestützte Simulation mit Partikelmethoden

Das mechanische Verhalten von granularen Materialien (z.B. Sand) ist von großer Bedeutung im Ingenieurwesen, von der Schüttgutförderung bis hin zu additiven Fertigungsverfahren. Im Masterstudiengang ME lernen Sie die Grundlagen sogenannter Partikelmethoden für die computergestützte Simulation solcher Prozesse kennen.

Elastoplastisches Materialverhalten beim Umformen von Halbzeugen

Sogenannte Halbzeuge (z.B. Profile, Stangen, Rohre) sind ein wichtiges Element konstengünstiger Fertigungstechnologien im Ingenieurwesen und werden in weiteren Prozessschritten zu Fertigteilen verarbeitet. Im Studiengang ME lernen Sie die dabei auftretenden mechanischen Vorgänge, wie beispielsweise das elastoplastische Fließen, mathematisch korrekt zu modellieren und mit Hilfe computergestützter Verfahren zu berechnen.