Kursplan för Kompositmekanik

Kursplan fastställd 2019-02-21 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnComposite mechanics
  • KurskodTME240
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPAME
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeMaskinteknik
  • InstitutionINDUSTRI- OCH MATERIALVETENSKAP
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 03118
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0111 Tentamen 7,5 hp
Betygsskala: TH		 7,5 hp
  • 17 Mar 2021 fm J_DATA
  • 09 Jun 2021 fm J_DATA
  • 24 Aug 2021 fm J_DATA

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

-       Grundkurs i hållfasthetslära -       Grunder i MATLAB-programmering inklusive t.ex.:      o    loopar       o    matris- och vektoroperationer och -multiplikationer      o    visualisering Om studenten inte redan har dessa erforderliga kunskaper förväntas det att han/hon skaffar sig detta under första läsveckan genom självstudier av rekommenderat material från lärarna. Vänligen notera att en betydande del av examinationen (mer än en av inlämningsuppgifterna) kräver att MATLAB (eller annat programmeringsspråk) används.   -       Grundkurs i finita elementmetoden (FEM) eller motsvarande kunskap innefattande:      o   Svag formulering av styrande ekvationer      o   Finita elementformulering av styrande ekvationer (från svag form)      o   Förskjutningsapproximationer via (element)basfunktioner      o   Koncepten med styvhetsmatris och kraftvektor      o   Numerisk integration      o   Assemblering av global styvhetsmatris och global kraftvektor Om studenten inte redan har dessa erforderliga kunskaper förväntas det att han/hon skaffar sig detta, helst innan kursen börjar men allra senast under de två första läsveckorna genom självstudier av rekommenderad litteratur (kontakta föreläsaren för detta). Viss repetition av grundkoncepten kommer att ingå i kursen innan specialisering mot tillämpning mot kompositplattor men för att på bästa sätt tillgodogöra sig kursen krävs att den student som inte har erforderlig kunskap inom FEM själv tar ansvar för att skaffa sig detta i tid.   -       Grundkoncepten inom Kirchhoffs platteori (tex från Solidmekanik TME235)

Syfte

Syftet med kursen är att ge en bred förståelse för kompositmaterial och deras mekaniska respons, speciellt anpassad för konstruktionselement och relaterade design- och utvärderingsmetoder (inkl finita elementmetoden) som används i industrin. Fokus är på strukturella kompositer med kontinuerliga (långa) fibrer som studeras på olika skalor; från mikroskalan i termer av interaktion mellan en enstaka fiber eller fiberbunt och omkringliggande matris, via laminatskalan bestående av flera skikt med fibrer orienterade i olika riktningar upp till makroskalan där en hel komponent studeras. Förutom den elastiska homogeniserade responsen läggs betydande vikt också vid förståelse av olika brottmekanismer och kunskap om hur dessa kan utvärderas.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

  • Lista och beskriva relevanta tillverkningsmetoder för fiberkompositer, deras tillämpbarhet och begränsningar
  • Förklara elastisk anisotropi och specifikt specialfallen ortotopi och transversell isotropi
  • Förklara grunderna för homogenisering av materialegenskaper för heterogena material (inklusive Voigt och Reuss antagandena). Detta omfattar också att kunna härleda och beräkna ingenjörskonstanter för ett kompositlaminat baserat på en modell av en enhetscell med fiber och matris.
  • Härleda kopplingen mellan spänningsresultanter (snittkrafter och -moment per längdenhet) och mittplanstöjning samt krökning av ett laminat enligt s.k. klassisk laminatteori. 
  • Tillämpa klassisk laminatteori för att beräkna spänningsfördelningen i ett kompositlaminat givet mekanisk och termisk belastning.
  • Givet en känd belastning, utvärdera en kompositkomponent utifrån flera brottkriterier baserat både på handberäkningar (överslagsberäkningar) och finita elementanalyser.
  • Härleda finita elementformuleringen för en kompositplatta och utifrån den göra en MATLAB-implementering som beräknar styvhetsmatrisen för ett plattelement med skiktad struktur som sedan används för att lösa plattproblem med finita elementmetoden.
  • Utföra grundläggande finita elementanalyser av kompositstrukturer, både med egenutvecklad kod och med kommersiell FE-programvara (ANSYS).

Innehåll

Elastisk anisotropi; viskoelasticitet; homogenisering av egenskaper för ett kompositskikt; laminatteori; platt-teori (Kirchhoff-Love och Mindlin-Reissner); finita elementformulering för kompositplattor; tillverkningsmetoder för fiberkompositer; brott i fiberkompositer; strukturutvärdering av fiberkompositer med FEM (både egenutvecklad kod och kommersiell FE-programvara).

Organisation

Kursen är uppdelad i föreläsningar (c:a 30 h där relevant teori presenteras och diskuteras), räkneövningar (c:a 16h där teorin tillämpas via problemlösning) och datorövningar (c:a 16h med handledning av inlämningsuppgifter).

Tillämpning av kursen i efterföljande kurser: Projekt i tillämpad mekanik, Finita elementmetoden - solider.


Litteratur

Kurslitteraturen annonseras på kurshemsidan senast två veckor före kursstart.

Examination inklusive obligatoriska moment

Inlämningsuppgifter och en avslutande skriftlig tenta.