Technische Mechanik IV (Mach & Co) / Physics Engines

Wie entwickelt man eine Physics Engine, die realistische mechanische Bewegungen simuliert? In dieser Vorlesung tauchen wir in die Grundlagen und fortgeschrittenen Konzepte der Simulation mechanischer Systeme ein – von Partikeldynamik bis hin zu starren Körpern und kontinuierlichen Strukturen. Der erste Teil der Vorlesung widmet sich der Entwicklung einer Particle Physics Engine für elastische Systeme, die aus einzelnen Partikeln bestehen. Die Implementierung erfolgt praxisnah in MatLab, wobei Templates eine strukturierte Herangehensweise ermöglichen. Dieser interaktive „Hands-On“- Teil vermittelt nicht nur die Theorie, sondern auch die praktische Umsetzung einer Physics Engine. Darauf aufbauend werden zentrale Themen der Dynamik mechanischer Systeme vertieft. Beginnend mit der Kreiseldynamik, bei der die Theorie starrer Körper anhand faszinierender Kreiseleffekte veranschaulicht und mithilfe der Bewegungsgleichungen analysiert wird. Ein weiteres zentrales Thema ist die Stoßmechanik, die die Prinzipien elastischer und plastischer Kollisionen starrer Körper behandelt. Anschließend werden Schwingungen in kontinuierlichen Systemen betrachtet. Ausgehend von der Wellengleichung werden dabei stehende Wellen und die Biegeschwingungen von Balken untersucht. Ergänzend dazu werden numerische Näherungsverfahren vorgestellt, die Methoden zur Simulation statischer und dynamischer Probleme kontinuierlicher Systeme ermöglichen.

Aktuelle Informationen zum Vorlesungsbetrieb sowie Übungsunterlagen und Altklausuren werden im Ilias Kurs bereit gestellt.

Anlaufstelle für Fragen zum Vorlesungsinhalt, zu den Übungen und zur Prüfungsvorbereitung sind die Sprechstunden.

Prüfungsmodus:

schriftliche Prüfung, 90 min.

Hilfsmittel:

Formelsammlung von 3 Blättern (6 Seiten) im A4-Format, kein Taschenrechner

Prüfungssprechstunde:

siehe Sprechstunden

Prüfungseinsicht, Vergabetermin mdl. Nachprüfung:

Termine werden via C@mpus bekannt gegeben. Für Rückfragen wenden Sie sich bitte an sekretariat@inm.uni-stuttgart.de