Herzogtum Sachsen-Altenburg → Finite-Elemente-Methode, Kybernetik, Diskret

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  Herzogtum Sachsen-AltenburgSachsen-Altenburg war ein Herzogtum und Bundesstaat des Deutschen Kaiserreiches. Gelegen im Gebiet des heutigen Landes Thüringen, entstand es 1603, als ein Teil von Sachsen-Weimar abgetrennt und den Söhnen von Friedrich Wilhelm I. von Sachsen-Weimar überlassen wurde. Zuletzt wurde es von 1826 bis 1918 von Angehörigen des Jüngeren Hauses Sachsen-Altenburg regiert.
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  Finite-Elemente-MethodeDie Finite-Elemente-Methode (FEM), auch Methode der finiten Elemente und Finite Element Analysen (FEA) genannt, ist ein allgemeines, bei unterschiedlichen physikalischen Aufgabenstellungen angewendetes numerisches Verfahren. Am bekanntesten ist die Anwendung der FEM bei der Festigkeits- und Verformungsuntersuchung von Festkörpern mit geometrisch komplexer Form, weil sich hier der Gebrauch der klassischen Methoden als zu aufwändig oder nicht möglich erweist. Logisch basiert die FEM auf dem numerischen Lösen eines komplexen Systems aus Differentialgleichungen. Das Berechnungsgebiet wird in endlich viele Teilgebiete einfacher Form aufgeteilt, z. B. in viele kleine Quader oder Tetraeder. Sie sind die „finiten Elemente“. Ihr physikalisches Verhalten kann aufgrund ihrer einfachen Geometrie mit bekannten Ansatzfunktionen gut berechnet werden. Das physikalische Verhalten des Gesamtkörpers wird dadurch nachgebildet, wie diese Elemente auf die Kräfte, Lasten und Randbedingungen reagieren und wie sich Lasten und Reaktionen beim Übergang von einem Element ins benachbarte fortpflanzen durch ganz bestimmte problemabhängige Stetigkeitsbedingungen, die die Ansatzfunktionen erfüllen müssen. Die Ansatzfunktionen enthalten Parameter, die in der Regel eine physikalische Bedeutung besitzen, wie z. B. die Verschiebung eines bestimmten Punkts im Bauteil zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die Suche nach der Bewegungsfunktion ist auf diese Weise auf die Suche nach den Werten der Parameter der Funktionen zurückgeführt. Indem immer mehr Parameter oder immer höherwertige Ansatzfunktionen benutzt werden, kann die Genauigkeit der Näherungslösung verbessert werden. Die Entwicklung der FEM war in wesentlichen Etappen nur mittels der Entwicklung leistungsfähiger Computer möglich, da sie erhebliche Rechenleistung benötigt. Daher wurde diese Methode von vornherein computergerecht formuliert. Sie brachte einen wesentlichen Fortschritt bei der Behandlung von Berechnungsgebieten beliebiger Form.
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  KybernetikKybernetik ist nach ihrem Begründer Norbert Wiener die Wissenschaft der Steuerung und Regelung von Maschinen und deren Analogie zur Handlungsweise von lebenden Organismen und sozialen Organisationen. Sie wurde auch mit der Formel „die Kunst des Steuerns“ beschrieben. Der Begriff „Kybernetik“ wurde Mitte des 20. Jahrhunderts vom englischen cybernetics in die deutsche Sprache übernommen. Darin steckt das griechische Wort κυβερνήτης kybernetes für Steuermann. Ein typisches Beispiel für das Prinzip eines kybernetischen Systems der Regelungstechnik ist ein Thermostat. Er vergleicht den Istwert eines Thermometers mit einem Sollwert, der als gewünschte Temperatur eingestellt wurde. Eine Abweichung zwischen diesen beiden Werten veranlasst den Regler im Thermostat dazu, die Wärmezufuhr so zu regulieren, dass sich der Istwert dem Sollwert angleicht. Der Fliehkraftregler in der Dampfmaschine und in der Einspritzpumpe des Dieselmotors regelt die Zufuhr von Dampf bzw. Kraftstoff und ist unverzichtbar für die stabile Drehzahlregelung eines an sich instabilen Systems und verhindert dessen Durchgehen durch unkontrollierte Überdrehzahl.
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  DiskretDas Adjektiv diskret wurde im 16. Jahrhundert aus dem französischen discret ‚verschwiegen‘ entlehnt. In Wissenschaft und Technik versteht man unter diskret „abzählbar“.

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