Kurset har som overordnet mål at bibringe de studerende en forståelse for modellering af støbeprocessers termiske og mekaniske opførsel. De studerende gøres fortrolige med grundlæggende modelleringsmetoder til beregning af temperaturer og spændinger og tøjninger indenfor støbning af metaller og kompositter. Dette opnås dels ved at programmere de numeriske metoder selv, dels ved at anvende kommercielle programpakker. Et gennemgående tema i kurset er beskrivelse af processerne v.h.a. både numeriske og analytiske metoder og sammenligning mellem disse som et værktøj til at vurdere de numeriske metoders validitet.
De anvendte metoder er generelle og kan f.eks. anvendes indenfor fremstilling af metalkomponenter
til bilindustrien eller kompositkomponenter til vindmøller.

• Forstå den grundlæggende natur af temperatur- og spændingsfelter i støbning
• Anvende numeriske metoder til beregning af temperaturer og spændinger generelt
• Anvende numeriske metoder til beregning af temperaturer og spændinger inden for støbning
• Anvende Matlab til løsning af differentialligninger
• Anvende Matlab til løsning af varmeledningsligningen
• Beregne simple temperaturfelter ved hærdning af kompositstrukturer
• Evaluere numeriske løsningers validitet ved sammenligning med relevante analytiske løsninger
• Vurdere mulighederne i at løse termomekaniske problemer med analytiske og numeriske metoder
• Optimere simple støbe- og hærdningsproblemer med numeriske metoder

Forelæsninger:
1. Numeriske metoder til simulering af termiske materialeprocesser, herunder kontrolvolumenbaseret differensteknik og finite element metoden. Termisk modstand. Formulering i polære koordinater. Eksplicitte og implicitte algoritmer. Stabilitetsanalyser. Crank-Nicholsons metode og ADI-metoden. Analytisk beskrivelse baseret på fejlfunktionsløsnigen. Riemann-temperatur. Varmeovergangstal, Algoritmer for frigivelse af størkningsvarme Scheils, Brody-Flemings og Clyne-kurz modeller. Chvorinovs modullov. Løsning af Stefan problemet. Frivelse af varme under hærdning af kompositter. Sammenhæng mellem mikrostrukturer og mekaniske egnskaber.
Termiske inducerede spændinger og tøjninger. Interne og eksterne indspændinger i støbeprocesser. Termiske spændinger i overfladen af permanente støbeforme.
2. Anvendelse af optimeringsmetoder i procesmodellering. Gradientbaserede og simple genetiske optimeringsalgoritmer. Eksempler på optimering af procesparametre som f.eks. varmeovergangstal eller styring af aktiv opvarmning ved hærdning af kompositter.
Øvelser:
Opstilling og programmering af algoritmer samt brug af kommerciel software til simulering af støbning og hærdning. Øvelsesdelen indeholder to dele svarende til forelæsningsdelen:
1. Modellering af størkningsforløbet for et sandstøbt pladeemne og et pladeemne støbt i permanent form.
Modellering af hærdning af pladeformet kompositstruktur.
2. Optimering af procesparametre
Programmeringssprog: Matlab