101-0158-01L  Method of Finite Elements I

SemesterFrühjahrssemester 2025
DozierendeE. Chatzi, A. Egger
Periodizitätjährlich wiederkehrende Veranstaltung
LehrspracheEnglisch



Lehrveranstaltungen

NummerTitelUmfangDozierende
101-0158-01 GMethod of Finite Elements I3 Std.
Mo12:45-13:30HCI J 4 »
13:45-15:30HCI J 4 »
E. Chatzi, A. Egger

Katalogdaten

KurzbeschreibungThe course introduces students to the fundamental concepts of the Method of Finite Elements, including element formulations, numerical solution procedures and modelling details. We aim to equip students with the ability to code algorithms (based on Python) for the solution of practical problems of structural analysis.
DISCLAIMER: the course is not an introduction to commercial software.
LernzielThe Direct Stiffness Method is revisited and the basic principles of Matrix Structural Analysis are overviewed.
The basic theoretical concepts of the Method of Finite Elements are imparted and perspectives for problem solving procedures are provided.
Linear finite element models for truss and continuum elements are introduced and their application for structural elements is demonstrated.
The Method of Finite Elements is implemented on practical problems through accompanying demonstrations and assignments.
InhaltContents:
– Introductory concepts
In this introductory section, we discuss the background motivating adoption of finite element analysis and offer an overview of matrices and linear algebra.
– The Direct Stiffness Method
In this section, we overview the basic principles of the DSM method. We offer illustrative demos and exercises in Python.
– Formulation of the Method of Finite Elements
In this section, we overview the main ingredients to the formulation of the FE method, namely the Principle of Virtual Work; Isoparametric formulations. We discuss these formulations for both 1D Elements (truss, beam) and 2D Elements (plane stress/strain). We offer illustrative demos and exercises in Python.
– Practical application of the Method of Finite Elements
This section is concerned with use of the method into practice. We discuss practical considerations and move onto results interpretation onto realistic examples from actual use cases.
SkriptThe lecture notes are in the form of slides, available online from the course webpage:
https://chatzi.ibk.ethz.ch/education/method-of-finite-elements-i.html
LiteraturStructural Analysis with the Finite Element Method: Linear Statics, Vol. 1 & Vol. 2 by Eugenio Onate (available online via the ETH Library)

Supplemental Reading
Bathe, K.J., Finite Element Procedures, Prentice Hall, 1996.
Voraussetzungen / BesonderesPrior basic knowledge of Python is necessary.
KompetenzenKompetenzen
Fachspezifische KompetenzenKonzepte und Theoriengeprüft
Verfahren und Technologiengeprüft
Methodenspezifische KompetenzenAnalytische Kompetenzengeprüft
Entscheidungsfindunggeprüft
Medien und digitale Technologiengeprüft
Problemlösunggeprüft
Soziale KompetenzenKommunikationgefördert
Kooperation und Teamarbeitgeprüft
Kundenorientierunggeprüft
Menschenführung und Verantwortunggefördert
Selbstdarstellung und soziale Einflussnahmegefördert
Sensibilität für Vielfalt gefördert
Persönliche KompetenzenAnpassung und Flexibilitätgeprüft
Kreatives Denkengeprüft
Kritisches Denkengeprüft
Integrität und Arbeitsethikgeprüft
Selbstbewusstsein und Selbstreflexion geprüft
Selbststeuerung und Selbstmanagement gefördert

Leistungskontrolle

Information zur Leistungskontrolle (gültig bis die Lerneinheit neu gelesen wird)
Leistungskontrolle als Semesterkurs
ECTS Kreditpunkte5 KP
PrüfendeE. Chatzi, A. Egger
FormSemesterendprüfung
PrüfungsspracheEnglisch
RepetitionEs wird ein Repetitionstermin in den ersten zwei Wochen des unmittelbar nachfolgenden Semesters angeboten.
Prüfungsmodusschriftlich 120 Minuten
Zusatzinformation zum PrüfungsmodusThe final grade comes by 45% from a compulsory continuous performance assessment task (i.e. 3 graded Homeworks (15% each)) and by 55% by a written examination, which will be on the last day of the course. The compulsory continuous performance assessment task need not be passed on its own; it is awarded a grade which counts proportionally towards the total course unit grade.
Hilfsmittel schriftlichTwo pages of personal notes (one sheet filled out front and back, or two individual sheets filled out only on the front side). These might include sketches, diagrams, or text that has been personally created and no templates/copies/screenshots of material. The summary can be created by any means (e.g., a pen, pencil, typed content in Microsoft Word etc.) but it has to be printed for the exam.

Lernmaterialien

 
HauptlinkCourse Webpage
Es werden nur die öffentlichen Lernmaterialien aufgeführt.

Gruppen

Keine Informationen zu Gruppen vorhanden.

Einschränkungen

Keine zusätzlichen Belegungseinschränkungen vorhanden.

Angeboten in

StudiengangBereichTyp
Bauingenieurwissenschaften MasterFächer DigitalWInformation
Bauingenieurwissenschaften MasterVertiefung in KonstruktionWInformation
Bauingenieurwissenschaften MasterVertiefung in Werkstoffe und MechanikWInformation
Doktorat MaterialwissenschaftStrength & Durability of Materials (MaP Doctoral School)WInformation