Simuleringsbaserad mekanik och hållfasthetslära

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 Matlab eller Python-NumPy.
• Förklara begreppen spänning och töjning i 3D.
• Bestämma huvudspänningar och huvudspänningsriktningar med Matlab eller Python-NumPy.
• 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 (t.ex. COMSOL eller ANSYS) 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.