Tillämpad FEM: Modellering, simulering och analys, 15 hp

Innehåll

Kursen syftar till att ge studenten fördjupade kunskaper inom finita elementmetoden (FEM) genom självständiga studier av hur FEM kan användas som beräkningsstöd vid teknisk konstruktion. Kursen ger övning att formulera problem, skapa finita element modeller samt analysera beräkningsresultat. Utöver detta behandlas dimensioneringsstrategier och materialval, samt analysmetoder, såsom linjära och olinjära simuleringar. En stor del av kursen bedrivs i projektform där beräkningar genomförs med vanligt förekommande programvara för FEM.

Förväntade studieresultat

För att uppfylla målen för kunskap och förståelse ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
(FSR 1) översiktligt beskriva och förklara de teoretiska grunderna för finita elementmetoden (FEM).
(FSR 2) förstå och kunna redogöra för hur olinjära fenomen påverkar val av lösningsmetod.
(FSR 3) identifiera olika finita elementtyper och avgöra när de ska användas.
(FSR 4) förstå och kunna förklara hur elementens storlek, antal och form påverkar analysresultaten.
(FSR 5) beskriva hur hållfasthetstekniska, termiska och dynamiska problem kan idealiseras för analys med FEM.
(FSR 6) förklara grundläggande teori bakom elasto-plastiska konstitutiva samband.
(FSR 7) förklara grundläggande kontaktformuleringar.

För att uppfylla målen för färdighet och förmåga ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
(FSR 8) självständigt tillämpa finita elementmetoden för att lösa strukturmekaniska och hållfasthetstekniska problem.
(FSR 9) kritiskt analysera och utvärdera resultat från hållfasthetsberäkningar med FEM.
(FSR 10) på ett ingenjörsmässigt sätt presentera och redogöra för beräkningsresultat i tekniska rapporter.
(FSR 11) självständigt modellera strukturmekaniska och hållfasthetsproblem med FEM.
(FSR 12) bedöma relevansen av olika modellantaganden vid finita elementanalys.
(FSR 13) lösa mekaniska problem med olinjära egenskaper.

För att uppfylla målen för värdering och förhållningssätt ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
(FSR 14) kritiskt granska och utvärdera olika FEM-modeller och deras tillämpbarhet i ingenjörsmässiga problem.
(FSR 15) på ett ingenjörsmässigt sätt bedöma osäkerheter i FEM-beräkningar och reflektera över deras inverkan på beslut.
(FSR 16) diskutera hållbarhets- och säkerhetsaspekter vid finita elementanalyser.
(FSR 17) reflektera över etiska aspekter i samband med simuleringsbaserade beslut inom ingenjörsarbete.
(FSR 18) jämföra och motivera val av olika analysmetoder och deras relevans i olika sammanhang.
(FSR 19) självständigt söka och kritiskt granska relevant teknisk information i vetenskapliga böcker eller artiklar.

Behörighetskrav

För tillträde till kursen krävs minst 90 hp tidigare studier, varav minst 60 hp inom huvudområdet maskinteknik som skall innefatta Hållfasthetslära, 7,5 hp, Avancerad CAD och topologioptimering, 7,5 hp, samt Maskinelement 7,5 hp eller motsvarande kunskaper. Därtill krävs Analys för ingenjörer, 7.5 hp, Algebra för ingenjörer, 7,5 hp eller motsvarande kunskaper.

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av lektioner, föreläsningar och handledning i samband med laborationer. Inslag av grupparbeten och projektarbeten kan förekomma.
Undervisningen ägnas åt genomgång av vissa teoriavsnitt, problemlösning och demonstrationer.

Examination

Kursen examineras genom inlämningsuppgifter. Poäng ges i relation till uppgiftens storlek och komplexitet.

För att bli godkänd på kursen krävs att samtliga examinerande moment är godkända. Betyget på kursen som helhet använder betygsskalan U, 3, 4, 5. Vid betygssättningen räknas poängen från inlämningsuppgifterna ihop till en sammanlagd poängsumma. Betyget (3) erhålls om den sammanlagda poängsumman uppgår till minst 50% av sammanlagd maxpoäng. För betyget (4) krävs minst 65% av sammanlagd maxpoäng och för betyget (5) krävs minst 80% av sammanlagd maxpoäng.

Student som erhållit godkänt resultat på ett prov får ej genomgå förnyat prov.

För studerande som inte blivit godkänd vid ordinarie provtillfälle anordnas förnyat provtillfälle i enlighet med Umeå universitets Regler för betyg och examination på grund- och avancerad nivå (FS 1.1-574-22). Det första omprovet erbjuds senast två månader efter ordinarie provtillfälle. Undantaget de fall då ordinarie prov äger rum i maj eller juni månad, då erbjuds istället ett första omprovstillfälle inom tre månader efter ordinarie provtillfälle. Dessutom erbjuds ytterligare minst ett omprov inom ett år från ordinarie provtillfälle. I de fall prov inte kan upprepas enligt gällande regler för omprov ska det istället ersättas med annan uppgift. Omfattningen av och innehållet i sådan uppgift ska stå i rimlig proportion till det missade provet.

En student som utan godkänt resultat har genomgått två prov för en kurs eller en del av en kurs, har rätt att få en annan examinator utsedd, om inte särskilda skäl talar emot det (6 kap. 22 §, HF). Begäran om ny examinator ställs till prefekten vid institutionen för tillämpad fysik och elektronik.

Tillgodoräknande
Tillgodoräknande prövas individuellt. I en examen får denna kurs ej ingå tillsammans med annan kurs med likartat innehåll. Vid osäkerhet bör den studerande rådfråga studievägledaren vid Institutionen för tillämpad fysik och elektronik.

Övriga föreskrifter

Examinator kan besluta om avsteg från kursplanens examinationsform. Individuell anpassning av examinationsformen ska övervägas utifrån studentens behov. Examinationsformen anpassas inom ramen för kursplanens förväntade studieresultat. Student som har behov av en anpassad examination ska senast 10 dagar innan examinationen begära anpassning hos kursansvarig institution. Examinator beslutar om anpassad examination som sedan meddelas studenten.

Övergångsbestämmelser

I det fall att kursplan upphör att gälla eller genomgår större förändringar, garanteras studenter minst tre provtillfällen (inklusive ordinarie provtillfälle) enligt föreskrifterna i den kursplan som studenten ursprungligen varit kursregistrerad på under en tid av maximalt två år från det att tidigare kursplan upphört att gälla.