Konstruktionsberäkningar med finita elementmetoden

Lärandemål

• Sammanfatta vad Finita Elementmetoden (FEM) är och exemplifiera vad den kan användas till.
• Beskriva den teoretiska grunden till FEM och förklara: stark form, svag form och FE-form.
• Jämföra FEM med Finita Elementanalys (FEA) och illustrera stegen som de båda innehåller.
• Identifiera och välj relevanta randvillkor för ett givet problem.
• Välja och motivera lämpliga typer av element för en given analys.
• Värdera kvalitén för ett givet beräkningsnät. Kan också identifiera och motivera vilka regioner som kräver ett finare beräkningsnät.
• Förklara väsentliga och naturliga randvillkor, lista också dessa för alla studerade element. Exemplifiera randvillkor av blandad typ.
• Känn igen de styrande ekvationerna för olika matematiska modeller och förklara deras olika delar.
• Utföra en konvergensanalys och evaluera resultatet.
• Härleda FE-ekvationerna för linjäriserad buckling och fri-vibrations-analys.
• Skapa FE-modeller och utföra:
• statisk strukturanalys för att bestämma deformationer, spänningar och töjningar
• linjäriserad bucklingsanalys för att uppskatta kritisk knäckningslast och knäckningsmoder.
• fri-vibrations-analys för att uppskatta egenfrekvenser och modformer.
• stationär värmeledningsanalys för att bestämma temperatur och värmflöde.
• sekventiell termomekanisk analys för att bestämma termiska spänningar.
• Använda FEA för att leda dimensioneringen av en komponent, med avseende på kriterier, i en iterativ process.
• Summera följande elementtyper: stänger, balkar, ramelement, plattor, skal, 2D-solider (skivor) (plan spänning/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.
• Etablera, lösa och evaluera resultat från FEA som innehåller:
• Kontaktformuleringar (Penalty, Lagrange, Augmented-Lagrange) .
• Linjära materialmodeller (Hookes lag, Fouriers lag), elasto-plastiska modeller (elastisk-idealplastisk, linjärt hårdnande), fiberarmerade kompositer (transversell isotropi).
• Förbereda CAD-geometri inför FEA (plocka bort detaljer och reparera geometrin).
• Förklara vad optimering är och kunna utföra en analys där kompliansen minimeras.