Kurset har som overordnet mål at bibringe de studerende en
forståelse for modellering af støbe-, forme- og svejseprocessers
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 samt svejsning. Dette opnås ved at programmere de
numeriske metoder selv. 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.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
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
Beregne temperaturfelter ved svejsning
Lave simpel termo-elasto-plastisk analyse ved
svejsning
Kursusindhold:
Forelæsninger:
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. Frivelse af varme under hærdning af kompositter. Simple
udtryk for reaktionskinetik. Sammenhæng mellem mikrostrukturer og
mekaniske egnskaber.
Termiske inducerede spændinger og tøjninger. Interne og eksterne
indspændinger i støbeprocesser. Termiske spændinger i overfladen af
permanente støbeforme.
Termiske felter i svejsning. Rosenthal's løsninger.
Programmering af bevægelige varmekilder. Satoh-testen.
Øvelser:
Opstilling og programmering af algoritmer til simulering af
støbning, hærdning og svejsning
Programmeringssprog: Matlab
