Kursplan för Konstruktionsoptimering

Kursplan fastställd 2023-02-12 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnEngineering design and optimization
  • KurskodPPU191
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPPDE
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeAutomation och mekatronik, Maskinteknik, Teknisk design
  • InstitutionINDUSTRI- OCH MATERIALVETENSKAP
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 33111
  • Max antal deltagare60
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterNej

Poängfördelning

0117 Inlämningsuppgift 3 hp
Betygsskala: UG		3 hp
0217 Tentamen 4,5 hp
Betygsskala: TH		4,5 hp
  • 25 Okt 2023 fm J
  • 05 Jan 2024 fm J
  • 28 Aug 2024 fm J

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

- CAD
- Maskinelement (Maskinkonstruktion/Tillämpad mekanik)
- FEM
- Programmering (Matlab)
- Materialteknik
- Tillverkningsteknik
- Mekanik
- Hållfasthetslära
- Matematik motsvarande 30 hp, inkluderande flervariabelanalys och numerisk analys.

Syfte

Kursen syftar till att integrera traditionella konstruktionsmetoder med moderna optimeringsmetoder. Vidare syftar kursen till att:
- Utveckla kunskaper och färdigheter om olika verktyg och metoder för optimering av mekaniska produkter och konstruktioner
- Utveckla konstruktionsmetodik för förbättringar av komponenter i produkter och system
- Utveckla förståelse för den iterativa karaktären av produktutvecklingsprocessen inklusive modellering-analys-test-utvärdering
- Förstärka färdigheterna i att använda moderna CAE-verktyg
- Införliva materialval som en del av produktutvecklingsprocessen

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

  • Kunna beskriva den kompletta utvecklingskedja som innefattar modellering-analys-test-utvärdering.
  • Identifiera områden för förbättring i en produktdesign.
  • Identifiera och välj lämpliga materialalternativ för en produkt.
  • Tillämpa tidigare kunskap inom designmetoder och verktyg på praktiska problem.
  • Skapa lämpliga simuleringsmodeller för förekommande konstruktionsproblem.
  • Använda datorstödd utvecklingsmiljö (CAE) för att konstruera och simulera produktprestanda.
  • Tillämpa tidigare kunskaper inom matematik och mekanik för att formulera och lösa optimeringsproblem.
  • Formulera konstruktionsoptimeringsproblem baserad på projekt- eller produktkrav
  • Tillämpa numerisk optimeringsteknik och programvaror för att lösa optimeringsproblem.
  • Välja lämplig optimeringsalgorithm baserad på problemets egenskaper.
  • Beräkna en iteration av olika gradient baserade algorithmer
  • Hantera olika målfunktioner och system i ett optimeringsproblem
  • integrera variation och pålitlighet i optimeringsproblemet 
  • Tolka optimeringsresultat för beslutsfattande (t.ex. vid materialval, geometri, tillverkning, produktion).
  • Ta fram CAE-ritningar som underlag för tredimensionell skrivare. 
  • Iterera designförslag för att kontinuerligt förbättra en produktdesign och prestanda.
  • Kommunicera konstruktionslösningar, innefattande underlag för givna val, fördelar och nackdelar för olika alternativ.

    • Innehåll

  • Formulera och lösa optimeringsproblem
  • Val av optimeringsalgoritmer och verktyg.
  • Identifiering av nödvändiga materialparametrar och materialval för konstruktionslösningar (t.ex. CES Selector).
  • Omvandling av krav och specifikationer till konstruktionssyften och avgränsningar.
  • Modellering-analys-test metoder kopplat till beräkningar ( (t.ex., MATLAB/Simulink, CAD/CAE (t.ex., CATIA, ANSYS, COMSOL), och prototypframtagning (t.ex., 3D utskrift)).

    • Organisation

    Föreläsningar, workshopar samt tre (3) projektuppgifter.

    Litteratur

    Valda kapitel från Principles of Optimal Design: Modeling and Computation (e-bok)

    Valda kapitel från Engineering Design Optimization (e-bok)

    Valda kapitel från An Introduction to Structural Optimization (e-bok)

    Valda artiklar                                       

    Examination inklusive obligatoriska moment

    Skriftlig tenta (Betygskala, 5, 4, 3, Underkänd)
    Dugga (Bonuspoäng på tentamen)
    Tre godkända projekt (Godkänd/Underkänd) 
    Reflektion från gästföreläsningar.

    Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.