laatst gewijzigd: 14/12/2005

Vakcode: wb1311

Vaknaam: Mechanica 3

Het betreft een College

ECTS studiepunten: 4

Faculteit der Werktuigbouwkunde en Maritieme Techniek

Sectie Technische Mechanica en Optimalisatie van Constructies en Numerieke Mechanica

Docent(en): Keulen, prof.dr.ir. A. van, Rixen, prof.dr.ir. D.J.

Tel.:  015-27 86515 / 81523

Trefwoorden:

Eindige elementen methode, knik, plasticiteit, geometrische en fysische niet-lineariteiten, complexe constructies, ontwerpen, trillingen, dynamische responsie, experimentele dynamica, resonantie, dynamische overdrachtsfuncties.

Cursusjaar:

BSc 3e jaar

Cursustaal:

Nederlands (op verzoek Engels)

Semester:

2B

Coll.uren p/w:

6

Andere uren:

20

Toetsvorm:

Schriftelijk tentamen

Tentamenperiode:

2B / Augustus

(zie jaarindeling)

 

Voorkennis (vakcodes):

wb1212, wb1213-03, wb1214, wb1216 (of wb1308 oud, of wb1211 èn wb1215 samen), wi3097wb

Wordt vervolgd door (vakcodes):

wb1310, wb1402A, wb1406, wb1409, wb1410, wb1412, wb1413, wb1416, wb1417, wb1418, wb1419, wb1440, ae4-399

Uitgebreide beschrijving van het onderwerp:

College materiaal:

  • College dictaat (beschikbaar via Blackboard)

Referenties vanuit de literatuur:

  • Deel A (Statica van constructies):
  • Fung, Y.C., Foundations of Solid Mechanics, Prentice-Hall, 1965.
  • Timoshenko, S.P. en Gere, J.M., Theory of elastic stability, Second edition, McGraw-Hill, 1981.
  • Bazant, Z.P. en Cedolin, L., Stability of structures: elastic, inelastic, fracture and damage theories, Oxford University Press, 1991.
  • Crisfield, M.A., Nonlinear finite element analysis of solids and structures.
  • Bathe, K.J., Finite element procedures.
  • Zienkiewicz, O.C. en Taylor, R.C., The finite element method, Vol. 1 and 2, Fourth edition.
  • Besseling, J.F. en van der Giessen, E., Mathematical modelling of inelastic deformation.
  • Koiter, W.T., Stijfheid en sterkte, deel 1 : Grondslagen, Scheltema & Holkema, 1972.
  •  
  • Deel B (Dynamica van constructies):
  • Géradin, M. en Rixen, D.J., Mechanical vibrations: theory and applications to structural dynamics, Wiley, 1997.
  • Inman, D.J., Engineering Vibration, Second edition, Prentice-Hall, 2001
  • Hughes, T.J.R., The finite element method: linear static and dynamic finite element analysis, Prentice-Hall, 1987.

Opmerkingen (specifieke informatie over tentaminering, toelatingseisen, etc.):

Schriftelijk tentamen. Voorts dient te worden deelgenomen aan een ANSYS prakticum (20 uur).

 

In plaats van het tentamen kan men een projectopdracht uitvoeren. Men dient in dat geval ook binnen een bepaalde periode een aantal take-home opdrachten uit te voeren en daar een voldoende cijfer voor te behalen. Maar ook in dit geval dient men aan het ANSYS prakticum deel te nemen.

- Het project dient te worden uitgevoerd in drie delen. Eerts moet de student een projectvoorstel opstellen. Vervolgens moet de student een werkplan opstellen. Tenslotte moet het projectvoorstel worden uitgewerkt, geanalyseerd en opgelost.

- Relevante deadlines zullen worden aangekondigd tijdens de colleges en op Blackboard.

 

Leerdoelen:

De student kan:

  1. De wiskundige benadering voor knik van balk- en plaatconstructies beschrijven en toepassen op eenvoudige problemen

  2. De EEM (Eindige elementen Methode) voor buigknik van balkconstructies toepassen

  3. Het belang en de theorie van geometrische niet-lineariteiten beschrijven

  4. Analyse technieken (incrementele methoden, iteratieve methoden, incrementeel-iteratieve methoden) voor geometrisch niet-lineaire problemen beschrijven en toepassen

  5. Met behulp van standaard programmatuur EEM berekeningen aan geometrisch niet-lineaire constructies uitvoeren, de resultaten interpreteren, en de bruikbaarheid van de constructie a.h.v. criteria beoordelen

  6. Modellen voor anisotroop en niet-lineair materiaalgedrag beschrijven

  7. De voor plasticiteit relevante begrippen (vloeifunctie, elastisch/ideaal plastisch materiaalmodel, postulaat van Drucker, plastische vervormingssnelheden en hun bepaling, isotrope en kinematische versteviging, numerieke behandeling, bezwijktheorema's) beschrijven en toepassen op eenvoudige problemen

  8. Met behulp van standaard programmatuur EEM berekeningen aan constructies met niet-lineair materiaalgedrag uitvoeren, de resultaten interpreteren, en de bruikbaarheid van de constructie a.h.v. criteria beoordelen

  9. Analyses van vrije bewegingen van constructies uitvoeren (eigenfrequenties, eigenvectoren en trilvormen, orthogonaliteit van trilvormen, invloed van element-grootte, power-iteratie, axiaal-symmetrische constructies)

  10. Analyses van harmonisch gedwongen bewegingen van constructies uitvoeren (overdrachtsfunctie, resonantie/anti-resonantie, directe oplossing, superpositie van eindig aantal trilvormen, gedempte en ongedempte beweging, grondslagen van experimentele modale analyse)

  11. Analyses van inschakelverschijnsel ("transient" analyse) van constructies uitvoeren (beginvoorwaarden, superpositie van eindig aantal trilvormen, directe numerieke integratie van lineaire en niet-lineaire bewegingsvergelijkingen,  invloed van grootte van integratie tijdstap op stabiliteit en nauwkeurigheid, interne dynamische belastingen)

  12. Beperkingen van elementaire lineaire dynamische analyse beschrijven op het gebied van grote vervormingen (gelineariseerde voorgespannen constructies) en grote verplaatsingen en rotaties (rotor dynamica, multibody dynamica)

  13. De theorie van lineaire trillingen en van numerieke analyse met behulp van standaard EEM programmatuur op constructieve problemen toepassen

 

Computer gebruik:

Gebruik van ANSYS eindige elementen programmatuur.

Practicum:

Studenten voeren met ANSYS diverse analyses uit.

Ontwerp component:

De colleges beogen in de student vertrouwen op te bouwen ten aanzien van het verantwoord gebruik van de computer als analyse gereedschap voor gebruik in ontwerpprocessen. Bestudering van de theorie vanuit een ontwerp optiek is daarom essentieel.

Percentage ontwerponderwijs:  25%