Numerische Methoden in der Dynamik: Online-Quiz für Maschinenbau-Studierende

Question 1

Welche Eigenschaft ist ein Hauptmerkmal von Simulationswerkzeugen?

Accepted Answer

Ermöglichen die visuelle Darstellung komplexer Systeme, um deren Analyse und Verständnis zu vereinfachen.

Answer

Geben immer präzise und zuverlässige Ergebnisse, unabhängig von Modell- und Eingangsdatenqualität.

Answer

Sind nur für die Simulation linearer und zeitinvarianter Systeme geeignet.

Answer

Ersetzen experimentelle Untersuchungen vollständig und machen sie unnötig.

Question 2

Welche Finite-Elemente-Methode eignet sich am besten für die dynamische Analyse von Maschinen, bei der die zeitliche Entwicklung der Systemantwort von Interesse ist?

Accepted Answer

Finite-Elemente-Zeitbereichsverfahren

Answer

Finite-Elemente-Frequenzbereichsverfahren

Answer

Finite-Elemente-Modalverfahren

Answer

Finite-Elemente-Eigenwertverfahren

Question 3

Welches Integrationsverfahren wird im Finite-Elemente-Zeitbereichsverfahren häufig zur Approximation der Beschleunigungen verwendet?

Accepted Answer

Newmark-Beta-Verfahren

Answer

Wilson-Theta-Verfahren

Answer

Zentraldifferenzenverfahren

Answer

Runge-Kutta-Verfahren

Question 4

Welche Randbedingung wird verwendet, um eine feste Lagerung eines Bauteils an einer bestimmten Stelle zu modellieren?

Accepted Answer

Verschiebung = 0

Answer

Geschwindigkeit = 0

Answer

Beschleunigung = 0

Answer

Kraft = 0

Question 5

Welches Maß wird verwendet, um die Stabilität einer Finite-Elemente-Zeitbereichssimulation zu beurteilen?

Accepted Answer

Courant-Friedrichs-Lewy-Zahl

Answer

Zeitinkrement

Answer

Elementgröße

Answer

Anzahl der Freiheitsgrade

Question 6

Welche numerische Methode ist besonders geeignet, um Kontaktprobleme zwischen Bauteilen, wie z. B. Reibung und Kontaktkräfte, zu simulieren?

Accepted Answer

Diskrete-Elemente-Methode

Answer

Finite-Elemente-Methode

Answer

Grenzschichtelement-Methode

Answer

Smoothed Particle Hydrodynamics

Question 7

Welche Art von Belastung wird durch eine Impulsfunktion dargestellt, die häufig verwendet wird, um eine plötzliche Kraft oder Geschwindigkeitsänderung auf ein Bauteil zu modellieren?

Accepted Answer

Impulsfunktion

Answer

Kraftstoß

Answer

Geschwindigkeitsstoß

Answer

Verschiebungsstoß

Question 8

Welche Herausforderungen treten bei der numerischen Berechnung von Stößen auf?

Accepted Answer

Nichtlineare Materialeigenschaften

Accepted Answer

Hohe Beschleunigungen

Accepted Answer

Unbekannte Kontaktbedingungen

Answer

Linearität des Systems

Question 9

Welche numerische Integrationsmethode eignet sich am besten für die Berechnung von Schwingungen in komplexen Systemen?

Accepted Answer

Newmark-Beta-Methode

Answer

Euler-Verfahren

Answer

Runge-Kutta-Verfahren

Answer

Zentrale Differenzenmethode

Question 10

Welche Größe ist bei einer gedämpften Schwingung nicht konservativ?

Accepted Answer

Energie

Answer

Impuls

Answer

Drehimpuls

Answer

Amplitude

Question 11

Welche Randbedingung beschreibt einen Balken mit festen Auflagern an beiden Enden?

Accepted Answer

Einspannung-Einspannung

Answer

Frei-Frei

Answer

Einspannung-Gelenk

Answer

Gelenk-Gelenk

Question 12

Welcher Ansatz wird zur Bestimmung der Eigenfrequenzen und Eigenformen eines Systems verwendet?

Accepted Answer

Modalanalyse

Answer

Zeitbereichsanalyse

Answer

Frequenzbereichsanalyse

Answer

Nichtlineare Analyse

Question 13

Welche Kraft spielt eine entscheidende Rolle bei Stoßbelastungen?

Accepted Answer

Impulskraft

Answer

Schwerkraft

Answer

Federkraft

Answer

Reibungskraft

Question 14

Worin besteht der grundlegende Unterschied zwischen impliziter und expliziter Integration?

Accepted Answer

Die implizite Integration ist stabiler als die explizite Integration und benötigt höhere Rechenkosten.

Answer

Die implizite Integration ermöglicht größere Zeitschritte als die explizite Integration.

Answer

Die explizite Integration ist stabiler als die implizite Integration, erfordert aber höhere Rechenkosten.

Answer

Es gibt keinen wesentlichen Unterschied zwischen impliziter und expliziter Integration.

Question 15

Was ist das primäre Ziel der Modalanalyse?

Accepted Answer

Ermittlung der Eigenfrequenzen und Eigenformen eines Systems

Answer

Berechnung der zeitabhängigen Verschiebungen eines Systems

Answer

Ermittlung der Dämpfungsraten eines Systems

Answer

Analyse des statischen Verhaltens eines Systems

Question 16

Welche der folgenden Größen ist kein Maß für die Dämpfung?

Accepted Answer

Eigenfrequenz

Answer

Dämpfungsverhältnis

Answer

Verlustfaktor

Answer

Logarithmisches Dekrement

Question 17

Was ist der Hauptunterschied zwischen harmonischer und stochastischer Erregung?

Accepted Answer

Alle der oben genannten Aussagen treffen zu.

Answer

Harmonische Erregung ist periodisch, während stochastische Erregung zufällig ist.

Answer

Harmonische Erregung hat eine konstante Frequenz, während stochastische Erregung eine variable Frequenz hat.

Answer

Harmonische Erregung ist deterministisch, während stochastische Erregung indeterministisch ist.

Question 18

Welche Randbedingung wird verwendet, um einen fest eingespannten Träger in der Finite-Elemente-Analyse zu modellieren?

Accepted Answer

Einspannung

Answer

Lagerung

Answer

Auflage

Answer

шарнирное опирание

Question 19

Welcher grundlegende Unterschied besteht zwischen Eigenfrequenzen und Resonanzfrequenzen in einem gedämpften System?

Accepted Answer

Eigenfrequenzen sind frequenzunabhängig, Resonanzfrequenzen sind frequenzabhängig.

Answer

Eigenfrequenzen sind frequenzabhängig, Resonanzfrequenzen sind frequenzunabhängig.

Answer

Eigenfrequenzen sind immer niedriger als Resonanzfrequenzen.

Answer

Resonanzfrequenzen sind immer höher als Eigenfrequenzen.

Question 20

Welche Methode wird zur Analyse nichtlinearer Schwingungen in Systemen mit großen Amplituden oder starker Nichtlinearität eingesetzt?

Accepted Answer

Nichtlineare Analyse

Answer

Lineare Analyse

Answer

Modalanalyse

Answer

Harmonische Analyse

Question 21

Was ist der Hauptzweck einer Modalanalyse in der Dynamik?

Accepted Answer

Ermittlung der Eigenfrequenzen und Eigenformen eines ungedämpften Systems

Answer

Berechnung der Resonanzfrequenzen eines gedämpften Systems

Answer

Simulation des transienten Verhaltens eines Systems unter stoßartiger Belastung

Answer

Vorhersage des Ermüdungsverhaltens eines Systems

Question 22

Welche Rolle spielen Dämpfungskräfte in dynamischen Systemen und wie wirken sie sich auf das Systemverhalten aus?

Accepted Answer

Sie reduzieren die Amplitude von Schwingungen und führen das System schneller in seinen Gleichgewichtszustand zurück.

Answer

Sie erhöhen die Resonanzfrequenz des Systems und machen es anfälliger für Instabilität.

Answer

Sie haben keinen Einfluss auf das dynamische Verhalten des Systems.

Answer

Sie verstärken die Schwingungen des Systems und können zu Resonanz führen.

Question 23

Was ist ein explizites Zeitintegrationsschema in der numerischen Dynamik und wie unterscheidet es sich von einem impliziten Schema?

Accepted Answer

Ein explizites Schema berechnet die Lösung zum aktuellen Zeitpunkt direkt aus den Werten zum vorherigen Zeitpunkt, während ein implizites Schema ein Gleichungssystem löst.

Answer

Ein implizites Schema berechnet die Lösung zum aktuellen Zeitpunkt direkt aus den Werten zum vorherigen Zeitpunkt, während ein explizites Schema ein Gleichungssystem löst.

Answer

Ein explizites Schema ist immer stabiler als ein implizites Schema.

Answer

Ein implizites Schema ist immer genauer als ein explizites Schema.

Question 24

Welche der folgenden Aussagen zu numerischen Methoden in der Dynamik ist korrekt?

Accepted Answer

Numerische Methoden ermöglichen die Analyse komplexer Systeme, die analytisch nicht lösbar sind.

Answer

Numerische Methoden können exakte Lösungen für alle dynamischen Probleme liefern.

Answer

Numerische Methoden sind immer zuverlässig und frei von Fehlern.

Answer

Numerische Methoden erfordern keine Kenntnisse in angewandter Mathematik und Informatik.

Question 25

Welche Größe ist bei der Stoßanalyse von Maschinen von entscheidender Bedeutung?

Accepted Answer

Stoßkraft

Answer

Schwingungsamplitude

Answer

Resonanzfrequenz

Answer

Dämpfungskonstante

Question 26

Welches Verfahren wird verwendet, um das dynamische Verhalten eines Systems unter zufälligen Anregungen zu simulieren?

Accepted Answer

Monte-Carlo-Simulation

Answer

Finite-Elemente-Analyse

Answer

Zeitbereichssimulation

Answer

Frequenzbereichsanalyse

Question 27

Welche Randbedingung wird üblicherweise bei der numerischen Simulation von Schwingungen an einer festen Einspannung verwendet?

Accepted Answer

Null-Verschiebung

Answer

Null-Geschwindigkeit

Answer

Null-Beschleunigung

Answer

Null-Kraft

Question 28

Definieren Sie den Begriff Eigenfrequenz eines Systems.

Accepted Answer

Frequenz, bei der ein System ohne äußere Anregung schwingt

Answer

Frequenz, bei der Schwingungsamplituden ihren Höhepunkt erreichen

Answer

Frequenz, bei der ein System instabil wird

Answer

Frequenz, bei der Schwingungen gedämpft werden

Question 29

Welche Dämpfungsart liegt vor, wenn die Dämpfungskraft proportional zur Geschwindigkeit ist?

Accepted Answer

Viskose Dämpfung

Answer

Coulomb-Dämpfung

Answer

Hysterese-Dämpfung

Answer

Strukturelle Dämpfung

Question 30

Was ist das Ziel einer Modalanalyse?

Accepted Answer

Ermittlung von Eigenfrequenzen und -formen

Answer

Berechnung von Resonanzfrequenzen

Answer

Bestimmung von Spannungen und Verformungen

Answer

Simulation des dynamischen Systemverhaltens

Question 31

Wie beeinflussen nichtlineare Dämpfungskräfte das dynamische Verhalten komplexer Systeme? Nennen Sie geeignete Modellierungsansätze.

Accepted Answer

Finite-Elemente-Methoden eignen sich zur Modellierung nichtlinearer Dämpfungseffekte.

Answer

Lineare Dämpfungsmodelle können auch für Systeme mit nichtlinearer Dämpfung verwendet werden.

Answer

Nichtlineare Dämpfung verringert immer die Gesamtdämpfung des Systems.

Answer

Zeitbereichsverfahren sind nicht geeignet, um Systeme mit nichtlinearer Dämpfung zu simulieren.

Question 32

Welche der folgenden Methoden ist ein implizites Einschrittverfahren zur Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen zweiter Ordnung?

Accepted Answer

Mittelpunktsregel

Answer

Runge-Kutta-Verfahren

Answer

Euler-Verfahren

Answer

Adams-Bashforth-Verfahren

Question 33

Welches der folgenden Verfahren ist ein Mehrschrittverfahren zur Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen?

Accepted Answer

Adams-Bashforth-Verfahren

Answer

Euler-Verfahren

Answer

Runge-Kutta-Verfahren

Answer

Mittelpunktsregel

Question 34

Welche der folgenden Aussagen beschreibt das Newmark-β-Verfahren?

Accepted Answer

Ein implizites Mehrschrittverfahren mit konstanter Beschleunigung und linearer Geschwindigkeitsapproximation

Answer

Ein explizites Einschrittverfahren mit linearer Beschleunigung

Answer

Ein Mehrschrittverfahren mit variabler Beschleunigung

Question 35

Welche der folgenden Methoden wird zur Lösung nichtlinearer gewöhnlicher Differentialgleichungen verwendet?

Accepted Answer

Runge-Kutta-Fehlberg-Verfahren

Answer

Adams-Bashforth-Verfahren

Answer

Mittelpunktsregel

Answer

Euler-Verfahren

Question 36

Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Finite-Elemente-Methode?

Accepted Answer

Eine numerische Methode zur Diskretisierung komplexer Geometrien und Randbedingungen für die Lösung von partiellen Differentialgleichungen

Answer

Eine analytische Methode zur Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen

Answer

Eine experimentelle Methode zur Ermittlung von Eigenfrequenzen

Question 37

Welche der folgenden Methoden wird zur Lösung von Randwertproblemen verwendet?

Accepted Answer

Finite-Differenzen-Methode

Answer

Runge-Kutta-Verfahren

Answer

Monte-Carlo-Methode

Answer

Newmark-β-Verfahren

Question 38

Welche der folgenden Aussagen beschreibt das Ziel der Modalanalyse?

Accepted Answer

Die Bestimmung der Eigenfrequenzen und Eigenformen eines Systems zur Reduktion auf wenige Freiheitsgrade

Answer

Die Berechnung von Spannungen und Verformungen

Answer

Die Lösung von gewöhnlichen Differentialgleichungen

Question 39

Welche Methode wird zur numerischen Lösung von Differentialgleichungen der Bewegung eingesetzt, die Schwingungen beschreiben?

Accepted Answer

Lineare Mehrschrittverfahren, z. B. Newmark-Verfahren

Answer

Monte-Carlo-Methode

Answer

Finite-Elemente-Methode

Answer

Finite-Differenzen-Methode

Question 40

Bei der Formulierung der Bewegungsgleichungen mittels der Finite-Differenzen-Methode wird die Zeitableitung durch einen Ausdruck mit welchen Größen approximiert?

Accepted Answer

Differenzenquotienten

Answer

Summenquotienten

Answer

Differentialquotienten

Answer

Integralquotienten

Question 41

Welche Methode zur Implementierung der Finite-Elemente-Methode erzeugt ein lineares Gleichungssystem, das durch direkte Verfahren wie Gauß-Elimination gelöst werden kann?

Accepted Answer

Direkte Methode

Answer

Hybride Methode

Answer

Substrukturmethode

Answer

Iterative Methode, z. B. Jacobi-Verfahren

Question 42

Welche Methode zur Modellierung von Kontakten zwischen zwei Körpern berücksichtigt die geometrische Nichtlinearität, die durch Kontaktflächenänderungen entstehen kann?

Accepted Answer

Strafelementmethode

Answer

Lineare Kontaktmethode

Answer

Penetration-Methode

Answer

Coulomb-Reibungsgesetz

Question 43

Welche Software wird häufig zur numerischen Modellierung von Mehrkörpersystemen verwendet, die komplexe mechanische Systeme simulieren kann?

Accepted Answer

MSC Adams

Answer

ANSYS Fluent

Answer

MATLAB Simulink

Question 44

Welches der folgenden Verfahren ist ein implizites Verfahren zur numerischen Integration von Bewegungsgleichungen?

Accepted Answer

Newmark-Beta-Verfahren

Answer

Runge-Kutta-Verfahren

Answer

Explizite Lineare Beschleunigungsmethode

Answer

Zentrale Differenzenmethode

Question 45

Welcher der folgenden Faktoren beeinflusst maßgeblich die Stabilität eines numerischen Verfahrens zur Lösung von gewöhnlichen Differenzialgleichungen im Zusammenhang mit Bewegungsgleichungen?

Accepted Answer

Zeitschrittweite

Answer

Dämpfungsgrad

Answer

Anfangsbedingungen

Answer

Systemmasse

Question 46

Welche der folgenden Annahmen ist Grundvoraussetzung für die modale Analyse?

Accepted Answer

Lineares Systemverhalten

Answer

Viskose Dämpfung

Answer

Unendliche Steifigkeit

Answer

Keine äußeren Kräfte

Question 47

Welches der folgenden Kriterien wird zur Bestimmung der Konvergenz einer numerischen Lösung verwendet?

Accepted Answer

Residuenorm

Answer

Beschleunigungsnorm

Answer

Geschwindigkeitsnorm

Question 48

Welche der folgenden Anwendungen numerischer Methoden in der Dynamik umfasst die Analyse von Windlasten auf Gebäude?

Accepted Answer

Strukturelle Dynamik

Answer

Fluiddynamik

Answer

Maschinendynamik

Answer

Biomechanik

Question 49

Welche der folgenden Randbedingungen beschreibt einen Festkörper?

Accepted Answer

Verschiebung und Verdrehung am Rand sind Null

Answer

Geschwindigkeit und Beschleunigung am Rand sind Null

Answer

Kräfte und Momente am Rand sind Null

Answer

Spannungen und Verformungen am Rand sind Null

Question 50

Welche Art von Randbedingung wird verwendet, um eine translatorische Bewegung an einem Rand zu verhindern?

Accepted Answer

Einspannung

Answer

Scharnier

Answer

Gleitlager

Answer

Auflager

Question 51

Welches der folgenden numerischen Verfahren ist implizit?

Accepted Answer

Newmark-Verfahren

Answer

Finite-Volumen-Methode

Answer

Runge-Kutta-Verfahren

Answer

Zentraldifferenzenverfahren

Question 52

Welche der folgenden Methoden wird zur numerischen Lösung von Schwingungsgleichungen verwendet?

Accepted Answer

Newmark-Verfahren

Answer

FEM-Verfahren

Answer

Rayleigh-Ritz-Verfahren

Answer

Stoßantwortverfahren

Question 53

Welche der folgenden Aussagen über die Stabilitätsanalyse in der Dynamik ist richtig?

Accepted Answer

Die Stabilitätsanalyse untersucht die Fähigkeit eines Systems, Störungen zu widerstehen und in seinen Gleichgewichtszustand zurückzukehren.

Answer

Die Stabilitätsanalyse kann nur für lineare Systeme durchgeführt werden.

Question 54

Welche der folgenden Randbedingungen wird verwendet, um die Verschiebung eines Systems an einem bestimmten Punkt zu fixieren?

Accepted Answer

Gelenk-Randbedingung

Answer

Schiebe-Randbedingung

Answer

Einspann-Randbedingung

Answer

Freie-Randbedingung

Question 55

Welche der folgenden Methoden wird zur numerischen Simulation von Stößen verwendet?

Accepted Answer

Stoßantwortverfahren

Answer

FEM-Verfahren

Answer

Rayleigh-Ritz-Verfahren

Answer

Newmark-Verfahren

Question 56

Welche der folgenden Größen wird zur Charakterisierung der Dämpfung eines Systems verwendet?

Accepted Answer

Dämpfungsverhältnis

Answer

Masse

Answer

Eigenfrequenz

Answer

Federkonstante

Question 57

Welche der folgenden numerischen Verfahren ist explizit?

Accepted Answer

Zentrales Differenzenverfahren

Answer

Newmark-Verfahren

Answer

Stoßantwortverfahren

Question 58

Welche der folgenden Aussagen über die Finite-Elemente-Methode (FEM) ist richtig?

Accepted Answer

Die FEM unterteilt ein komplexes System in kleinere, einfachere Elemente.

Answer

Die FEM ist immer die genaueste numerische Methode.

Answer

Die FEM kann nur für lineare Systeme verwendet werden.

Question 59

Welche der folgenden Methoden wird zur Bestimmung der Eigenfrequenzen eines Systems verwendet?

Accepted Answer

Eigenwertanalyse

Answer

Frequenzgangsanalyse

Answer

Zeitbereichsanalyse

Answer

Stoßantwortanalyse

Question 60

Welche der folgenden Größen ist ein Maß für die Steifigkeit eines Systems?

Accepted Answer

Federkonstante

Answer

Dämpfungsverhältnis

Answer

Masse

Answer

Eigenfrequenz

Question 61

Welche der folgenden Methoden wird zur numerischen Lösung von Differentialgleichungen höherer Ordnung verwendet?

Accepted Answer

Runge-Kutta-Verfahren

Answer

FEM-Verfahren

Answer

Rayleigh-Ritz-Verfahren

Answer

Stoßantwortverfahren

Question 62

Welche numerische Methode eignet sich am besten zur Lösung eines Systems von gewöhnlichen Differentialgleichungen, das das dynamische Verhalten eines gedämpften Feder-Masse-Systems beschreibt?

Accepted Answer

Runge-Kutta-Verfahren

Answer

Newton-Raphson-Verfahren

Answer

Monte-Carlo-Simulation

Answer

Finite-Elemente-Methode

Question 63

Ein schwingendes System mit einem periodischen Eingangssignal wird untersucht. Welche numerische Methode ist besonders geeignet, um das stationäre Verhalten des Systems zu analysieren?

Accepted Answer

Frequenzbereichsanalyse

Answer

Finite-Volumen-Methode

Answer

Zeitbereichsanalyse

Answer

Finite-Differenzen-Methode

Question 64

Wie wird die Zeitschrittweite in einem numerischen Verfahren zur Lösung von Differentialgleichungen in der Dynamik üblicherweise gewählt?

Accepted Answer

In Abhängigkeit von der Stabilität und Genauigkeit des Verfahrens

Answer

Immer konstant

Answer

So klein wie möglich