FEM och konstruktionsanalys, 10 hp

Huvudområde med fördjupning

Programmering 7 hp, Matematik 22,5 hp, Mekanik - statik 15 hp, Hållfasthetslära 6 hp, Materialval 6 hp, Konstruktion och visualisering 7,5 hp. Engelska 6.

Kursen ingår i Civilingenjör i maskinteknik, hållbar design och innovation.

Målet är att studenten tillgodogöra sig förståelse för hur modellering, analys och simulering är kopplade till konstruktionsfasen med hjälp av approximativa FEM-modeller och datorbaserade simuleringar.

Efter avslutad kurs ska studenten kunna:

Kunskap och förståelse

• beskriva hur konstruktionsanalys och dess metoder kan användas för att säkerställa produktframtagningsprocessen samt förstå och tolka erhållna resultat och bedöma resultatets relevans
• i grupp och individuellt diskutera konstruktionsanalysens vetenskapliga begrepp samt att kunna väga in ekonomisk och miljömässig hållbar utveckling vid framtagning av produkter
• med vedertagna begrepp, övergripande redogöra för finita elementmetoden som en generell numerisk metod för att lösa differentialekvationer

Färdighet och förmåga

• anpassa valda lösningar med hänsyn tagen till människors förutsättningar och behov, samt samhällets mål för ekonomisk och ekologiskt hållbar utveckling, vilka är relevanta under rådande förutsättningar
• tillämpa Galerkins metod, beräkna ingående storheter med numerisk integration och applicera randvillkor för att lösa tekniska problem

Värderingsförmåga och förhållningssätt

• utvärdera mekaniska egenskaper och kommunicera problemställningar och resultat från analyser på ett ingenjörsmässigt sätt
• utifrån ett hållbarhetsperspektiv, utvärdera framkomna resultat utifrån t.ex. viktoptimering samt materialåtgång och därifrån föreslå eventuellt ytterligare analyser och/eller konstruktionsförändringar
• reflektera över skillnader som kan förekomma mellan egenhändigt programmerad FEM-modell och modell i en kommersiell programvara för FEM-analys

Linjär algebra väsentlig för FEM, matrisformulerad analys, elementanalys, assemblering, laster, randvillkor, FEM och differentialekvationer. Lärandemålen stöds genom att alla centrala moment såväl som helheten i FEM implementeras i ett matematikprogram på dator och rapporteras skriftligt.
Kursen behandlar analys av konstruktioner med utnyttjande av datorbaserade beräkningsmetoder/-tekniker för kvantitativ problemlösning i konstruktionsprocessen av mekaniska system, som t ex 1, 2 och 3 dimensionella analyser, samt termiska och statiska lastfal

Ett viktigt moment i analysverksamheten utgörs av modellering och interaktion mellan programvaror för olika analysmodeller. Föreläsningarna i kursen behandlar teori och metoder för lösning av differentialekvationer, modelleringsstrategier och analystyper.

Undervisningen består av föreläsningar och obligatoriska övningar med dator. Kopplingen mellan teori och praktisk tillämpning är av stor vikt.

Kursen examineras genom en inlämningsuppgift i FEM, en litteratursammanfattning och ett slutprojekt, som görs i grupp samt övningsuppgifter och projektuppgifter som görs enskilt.

Om särskilda skäl finns får examinator göra undantag från angiven examinationsform och medge att en student examineras på annat sätt. Särskilda skäl kan till exempel vara beslut om riktat pedagogiskt stöd.

I kursen ingår kursvärdering. Denna är vägledande för utveckling och planering av kursen. Kursvärderingen dokumenteras och redovisas för studenterna.