Sök i kursutbudet

Använda sökfunktionen för att hitta i Chalmers utbildningsutbud, både vad gäller kurser och program. När det finns en kurshemsida visas en hus-symbol som leder till denna sida. Tänk på att välja det läsår du vill se information om.
Sök program och utbildningsplaner


Institutionernas kurser för doktorander

​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​

Kursplan för

Läsår
MMS145 - Strukturberäkningar med finita elementmetoden
Structural analysis using the finite element method
 
Kursplanen fastställd 2020-05-12 av programansvarig (eller motsvarande)
Ägare: FRIST
7,5 Högskolepoäng
Betygskala: UG - Godkänd, Underkänd
Utbildningsnivå: Grundnivå
Huvudområde: Arkitektur och teknik, Maskinteknik, Matematik, Samhällsbyggnadsteknik, Teknisk design, Teknisk fysik
Institution: 30 - MEKANIK OCH MARITIMA VETENSKAPER


Undervisningsspråk: Svenska
Anmälningskod/tillfälleskod: 99152
Sökbar för utbytesstudenter: Nej
Minsta antal deltagare: 30

Modul   Poängfördelning   Tentamensdatum
Lp1 Lp2 Lp3 Lp4 Sommarkurs Ej Lp
0119 Tentamen 3,0hp Betygskala: UG   3,0hp   28 Aug 2020 em J
0219 Inlämningsuppgift 4,5hp Betygskala: UG   4,5hp    

Examinator:

Jim Brouzoulis

  Gå till kurshemsida

Ersätter

MMS050   Konstruktionsberäkningar med finita elementmetoden


Behörighet

Grundläggande behörighet för grundnivå

Särskild behörighet

Engelska 6 + Hållfasthetslära (stänger, axlar, balkar, allmänna spänningstillstånd, huvudspänningar, effektivspänningar, knäckning), Linjär algebra (vektorer, matriser, koordinattransformationer, lösning av ekvationssystem, determinanter, egenvärdesproblem), Flervariabelanalys (partiella derivator, yt- och volymsintegraler, partiell integrering)

Syfte

Finita elementmetoden en numerisk metod för att lösa partiella differentialekvationer, vilket möjliggör diverse analyser inom många ingenjörsfält. Den här kursen ger de teoretiska grunderna i FEM samt, på en övergripande nivå, introduktion till flera avancerade områden som kontakt. Kursen fokuserar på praktisk träning i att utföra finita elementsimuleringar, i industriell mjukvara (ANSYS), för att analysera och dimensionera strukturmekaniska system.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

  • Sammanfatta vad Finita Elementmetoden (FEM) är och dess användningsområden.
  • Beskriva den teoretiska grunden till FEM och förklara: stark form, svag form och FE-form.
  • Skapa FE-modeller och utföra:
    • statisk strukturanalys för att bestämma deformationer, spänningar, töjningar, utmattningslivslängd och säkerhetsfaktorer.
    • linjäriserad bucklingsanalys för att uppskatta kritisk knäckningslast och knäckningsmoder.
    • modalanalys för obelastade strukturer för att uppskatta egenfrekvenser och modformer.
    • stationär värmeledningsanalys för att bestämma temperatur och värmflöde.
    • sekventiell termomekanisk analys för att bestämma spänningar som uppkommer i en struktur vid temperaturförändringar.
    • topologioptimering för att finna geometrier som maximerar styvhet under begränsande villkor.
  • Jämföra FEM med Finita Elementanalys (FEA) och förklara stegen som respektive del innehåller (assemblering, numerisk integration, etcetera).
  • Identifiera, motivera samt välja relevanta randvillkor för ett givet problem.
  • Välja och motivera lämpliga typer av element för en given analys.
  • Skapa beräkningsnät och värdera kvalitén av ett givet beräkningsnät. Kan också identifiera och motivera vilka regioner som kräver ett finare beräkningsnät och när ett grovt nät är tillräckligt.
  • Förklara väsentliga och naturliga randvillkor. Kan också lista dessa för samtliga studerade element.
  • Känna igen de styrande ekvationerna för olika strukturella modeller och förklara deras ingående termer.
  • Utföra konvergensanalyser och evaluera resultatet samt kunna redogöra för p- och h-förfining.
  • Använda FEA för att dimensionera en komponent, med avseende på givna designkrav.
  • Utföra parameterstudier för enklare optimeringsstudier.
  • Summera följande elementtyper och deras verkningssätt: stänger, balkar, ramelement, plattor, skal, 2D-solider (skivor) (för planspänning/töjning, axisymmetri) och 3D-solider.
  • Förklara skillnaden mellan linjära och ickelinjära problem och visa hur man löser dessa problem. Lista olika källor som leder till ickelinjära FE-problem.
  • Lösa FE-modeller, samt evaluera resultat från FE-analyser som innehåller:
    • Kontaktformuleringar (Penalty, Lagrange, Augmented-Lagrange) med och utan friktion.
    • Linjära materialmodeller (Hookes lag, Fouriers lag), elasto-plastiska modeller (elastisk-idealplastisk, linjärt hårdnande)
  • Förbereda CAD-geometri inför en FE-analys.

Innehåll

  • Teoretiska grunden till Finita Elementmetoden (FEM).
  • Träning i att använda industriell mjukvara för att sätta ihop och utföra finita elementanalyser (FEA).
  • Vanliga typer av FEA: statisk strukturanalys, stationär värmeledning, linjäriserad instabilitetsanalys, modal-analys, högcykelutmattning.
  • Iterativ dimensionering baserad på en eller flera kriterier: styvhet/deformation, tillåten spänning, utmattning, vikt, etcetera.
  • Introduktion till icke-linjära problem.
  • Modelleringsaspekter: val av randvillkor (laster och upplag), förberedelse av CAD-geometri, nätgenerering, val av elementtyp, kontaktformuleringar.
  • Topologioptimering

Organisation

Kursen består av föreläsningar där teori presenteras och där användning av en FE-mjukvara (ANSYS) demonstreras. En större del av kursen består av självstudier där man arbetar med inlämningsuppgifter. Som stöd till självstudierna finns schemalagda konsultationstider där det finns möjlighet att ställa frågor och få praktisk hjälp.

Litteratur

Görs tillgänglig på kurshemsidan vid kursstart.

Examination inklusive obligatoriska moment

Hemtentamen och inlämningsuppgifter. Inlämningsuppgifterna löses individuellt samt redovisas muntligt på Zoom.


Publicerad: må 13 jul 2020.