Biomechanik

Die Vorlesung wird ab dem Wintersemester 20/21 nicht mehr angeboten.

Neuigkeiten

Die Vorlesung Biomechanik wird ab dem Wintersemester 20/21 nicht mehr angeboten.

Die Prüfung im Sommersemester 2020 findet mündlich statt. Raum-Zeit der Prüfungen ist 13. und 14. August 2020 im Pfaffenwaldring 9 Hörsaal 9.31. Termine müssen vorab mit Herrn Kazaz (lorin.kazaz@itm.uni-stuttgart.de, 0711 685-66580) vereinbart werden. Beachten Sie, dass Sie sich auch beim Prüfungsamt anmelden müssen! Wir bitten Sie darum, Maske zu tragen und geduldig und mit Abstand außerhalb der Prüfungsräume zu warten.

Allgeine Informationen zum typischen Ablauf einer mündlichen Prüfung
- Man sitzt mit einem Prüfer und einem Protokollant und antwortet teils mündlich, teils auf auf einem Blatt Papier bzw. Tafel.
 - Dauer ca 25min
 - Im Vergleich zu schriftlichen Prüfungen
    ist es möglich _nachzufragen_, falls etwas missverstanden wird
    können Zusammenhänge und Vergleiche im _Dialog_ abgefragt werden
 - Ihre Note erfahren Sie direkt im Anschluss.

 

Inhalt der Vorlesung

Die Vorlesung richtet sich sowohl an Studierende im Bachelor- wie auch im Masterstudium. Hörern aus allen ingenieurwissenschaftlichen Fachrichtungen bietet die Vorlesung die Vertiefung mechanischer Kenntnisse anhand ausgewählter Themen aus dem weit gefächerten Gebiet der Biomechanik.

Für die Hörer des Bachelorstudiengangs Medizintechnik werden die mechanischen Grundkenntnisse aus Kinematik und Kinetik anhand biomechanischer Anwendungen kompakt vermittelt. Die Vorlesung gibt damit einen umfassenden Überblick über die Biomechanik.

Inhalte der Vorlesung sind: Einführung, Problemstellung, Aufgaben; Modelle und Modellbildungsverfahren (Gewebe, Muskeln, Knochen); Sensorik; Motorik; Messverfahren (zur Parameteridentifikation und Diagnose); Simulation von Bewegungsabläufen sowie natürlicher und pathologischer Funktionen; Rekonstruktion gestörter Funktionen (Gelenke, Körperteile); Beispiel: das natürliche, pathologische und rekonstruierte Gehör (siehe auch unten im Abschnitt Inhalt der Vorlesung ).

Vorlesung

Die Vorlesung wird nur im Wintersemester gelesen.

Sprechstunden

Auskunft zum organisatorischen Ablauf der Vorlesung sowie zu fachlichen Themen kann gerne jederzeit von Dr.-Ing. Albrecht Eiber eingeholt werden.

Prüfung

Die Biomechanik-Prüfung findet im Wintersemester schriftlich statt. Im Sommersemester findet die Prüfung schriftlich oder mündlich statt.

Institut

Die Räume des Instituts für Technische und Numerische Mechanik (ITM) befinden sich im Ingenieurswissenschaftlichen Zentrum (IWZ), Pfaffenwalding 9, 3. und 4. Stock, Tel.: 0711 685-66388.

Einen Lageplan des Campus Vaihingen finden Sie hier.

  • 1. Einleitung
    • 1.1 "Definitionen" in der Biomechanik
    • 1.2 Aufgaben der Biomechanik
    • 1.3 Historischer Hintergrund
    • 1.4 Modellierung
  • 2. Skelett
    • 2.1 Modelle und Datenbeschaffung
    • 2.2 Kinematik von Mehrkörpersystemen
      • 2.2.1 Homogene Koordinaten, homogene Transformation
      • 2.2.2 Inverse Kinematik
    • 2.3 Kinetik
      • 2.3.1 Inverse Kinetik
    • 2.4 Antrieb in den Gelenken
      • 2.4.1 Einzelmoment pro Freiheitsgrad
      • 2.4.2 Kräfte und Momente gemäß der Anatomie
  • 3. Gelenke
    • 3.1 Aufbau von synovialen Gelenken
    • 3.2 Nachgiebigkeit im Gelenk
    • 3.3 Anpassung von Gelenkfunktionen
  • 4. Knochen
    • 4.1 Knochenarten und Knochenstrukturen
    • 4.2 Mechanische Eigenschaften, Zeitverhalten
    • 4.3 Modellierung
  • 5. Weichgewebe
    • 5.1 Wichtige Molekülketten
    • 5.2 Mechanische Eigenschaften, Modellierung
    • 5.3 Viskoelastische Modelle
    • 5.4 Knorpel, Bänder, Sehnen
  • 6. Biokompatible Werkstoffe
    • 6.1 Knochen, Gewebe
    • 6.2 Metalle, Kunststoffe
    • 6.3 Keramische Werkstoffe
    • 6.4 Kombinationen
  • 7. Muskeln
    • 7.1 Aufbau und Funktion
    • 7.2 Mechanische Modellierung
  • 8. Kreislauf
    • 8.1 Exkurs in die Kontinuumsmechanik
      • 8.1.1 Modelle
      • 8.1.2 Kinematik
      • 8.1.3. Kinetik
      • 8.1.4. Materialgesetze
    • 8.2 Klassifizierung von Strömungen
    • 8.3 Abschätzungen durch vereinfachte Betrachtung
      • 8.3.1 Reibungsfreie Strömungen
      • 8.3.2 Reibungsbehaftete Strömungen
      • 8.3.3 Instationäre Strömungen
      • 8.3.4 Ähnlichkeitsgesetze
    • 8.4 Strömungen im Kreislaufsystem
      • 8.4.1 Gefäße
      • 8.4.2 Beispiel zu reibungsfreie Strömungen
      • 8.4.3 Beispiel zu reibungsbehaftete Strömungen
    • 8.5 Blutrheologie
      • 8.5.1 Unterschiedliche Modelle
      • 8.5.2 Anomalien des Blutes
      • 8.5.3 Modelle
    • 8.6 Numerische Simulation CFD
    • 8.7 Messverfahren
  • 9. Mechanik des Hörens
    • 9.1 Anatomie des Gehörs
    • 9.2 Mechanische Modelle
    • 9.3 Kurshaltung von Kraftfahrzeugen
    • 9.4 Methoden zur Parameteridentifikation
    • 9.5 Simulation von physiologische und pathologischen Situation
    • 9.6 Simulation des rekonstruierten Gehörs
    • 9.7 Optimierung von passiven und aktiven Implantaten mit Hilfe von Simulationen

Es ist ausdrücklich empfohlen, die Blätter zur Vorbereitung vor der Vorlesung herunterzuladen bzw. auszudrucken. Die Blätter werden künftig nicht ausgeteilt.

Merkblätter
Arbeitsblätter
  • Weitere Blätter werden im Laufe der Vorlesung bereitgestellt.
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