Course syllabus

Kurs-PM

IMS090 Simuleringsbaserad mekanik och hållfasthetslära lp3 VT24 (7,5 hp)

Kursen ges av institutionen för Industri- och materialvetenskap

Kontaktuppgifter

examinator och föreläsare: Magnus Ekh (Magnus Ekh (chalmers.se))
övn assistent: Johan Friemann (Johan Friemann (chalmers.se))

Kursens syfte

Huvudsyftet är att studenterna skall lära sig grundläggande kunskaper, färdigheter och förhållningssätt för att kunna lösa problem inom mekanik och hållfasthetslära. Detta behövs för att kunna dimensionera, förutsäga funktion, tillförlitlighet och livslängd hos mekaniska strukturer. Vidare kommer studenterna att träna på matematisk modellering och användande av matematisk programvara (Python-NumPy-SymPy eller Matlab) samt finita elementprogram för att kunna göra noggranna och tillförlitliga analyser.

Schema

TimeEdit

Kurslitteratur

• Kompendium i hållfasthetslära, Brouzoulis och Ekh (pdf på Canvas)
  
  
• E-bok "Mechanics of materials" Bedford and Liechti, https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-22082-2 (via Chalmers bibliotek)
  
  
• Materialutmattning, Ekberg (pdf på Canvas)
  
  
• Formelsamling i hållfasthetlära, Ekh, Hansbo och Brouzoulis (kommer att delas ut).
  
  
• Exempelsamling i hållfasthetslära U77, Möller (pdf på Canvas)

Kursens upplägg

• I kursen kommer vi att ha föreläsningar, övningar och datorövningar.
  
  
• Kommunikation till studenter sker främst genom "Announcements" i Canvas.
  
  

Lärandemål

• Beskriva begreppen krafter och kraftmoment.
• Använda vektoralgebra för att bestämma kraftmoment med avseende på en punkt eller en axel.
• Förklara innebörden av begreppen jämvikt och jämviktsvillkor.
• Frilägga materiella system samt ställa upp jämviktsekvationer och lösa dessa.
• Använda matrisalgebra och matematisk programvara (Matlab eller Python-NumPy) för att lösa jämviktsekvationer.
• Beskriva och beräkna grundläggande begrepp i hållfasthetslära såsom deformationer, töjningar, inre krafter och spänningar.
• Diskutera rollen av och tillämpa några konstitutiva modeller såsom elasticitet, termoelasticitet och idealplasticitet.
• Beräkna och analysera förskjutningar, töjningar och spänningar hos stångbärverk med Python-NumPy-SymPy eller Matlab.
• Förklara begreppen spänning och töjning i 3D.
• Bestämma huvudspänningar och huvudspänningsriktningar med Python-NumPy-SymPy eller Matlab.
• Förklara innebörden av och använda Hookes generaliserade lag för linjär isotrop elasticitet.
• Beräkna effektivspänningen enligt von Mises och Tresca. Använda von Mises och Trescas flyt/brottvillkor för att avgöra om risk för plasticering eller brott.
• Redogöra orienterande om grunderna i finita-elementmetoden (FEM).
• Tillämpa mjukvara för FEM COMSOL för analys hos strukturer.
• Använda simuleringar med mjukvara för FEM för att validera förenklade matematiska modeller såsom (Euler-Bernoulli) balk och axel.
• Använda matematiska modeller och beräkna spänningar och deformationer för t.ex. fritt upplagda balkar och konsolbalkar.
• Prediktera spänningskoncentrationer med hjälp av simuleringar med FEM och jämföra med handboksvärden.
• Redogöra orienterande om utmattning, instabilitet och egenfrekvenser hos strukturer.
• Beräkna instabilitetslaster och egenfrekvenser med FEM för att validera förenklade matematiska modeller för balk.
• Göra en riskbedömning för knäckning och egensvängning hos balkar med hjälp av förenklade matematiska modeller för några grundläggande fall.
  
  

Examination

• TO BE UPDATED: Examinationen består av 3 obligatoriska inlämningsuppgifter (får göras i grupp om max 2 personer) samt tentamen.
  Tentamen sker 15 mars kl 14:00-18:00 (se Simuleringsbaserad mekanik och hållfasthetslära | Chalmers). Omtentor 7 juni och 27 augusti.
  
  Tentamen sker i datorsal så att Python-NumPy-SymPy och Matlab kan användas vid problemlösning. I övrigt är formelsamling i hållfasthetslära enda hjälpmedlet (inga egna anteckningar i formelsamlingen).

Länk till kursplanen i Studieportalen Studieplan

Kursutvärderingsgrupp

xxx