41237 Konstruktioners dynamik: Teori og analyse

2024/2025

Kursusinformation
Dynamics of structures: theory and analysis
Engelsk
5
Kandidat
Generel retningskompetence (MSc), Civil Engineering
Retningsspecifikt kursus (MSc), Civil Engineering
Retningsspecifikt kursus (MSc), Wind Energy
Teknologisk specialisering (MSc), Wind Energy
F3A (tirs 8-12)
Campus Lyngby
Forelæsninger og øvelser med numerisk analyse. Rapporter udarbejdes individuelt eller i grupper med enten to eller tre studerende, afhængig af antal kursusdeltagere.
13-uger
F3A, Mundtlig eksamen kan afholdes over flere dage, afhængig af antal eksamensdeltagere.
Mundtlig eksamen og bedømmelse af rapport(er)
Kursets første rapport afleveres individuelt, mens de resterende to rapporter udarbejdes i grupper af to eller tre studerende, afhængigt af antal kursusdeltagere. Den mundtlige eksamen afholdes som gruppeeksamen. Kursets karakter beror på en helhedsvurdering.
Gruppeeksamen: 12 min gange antal studerende i gruppen.
:

Ved den mundtlige eksamen må studerende benytte egne noter.

7-trins skala , ekstern censur
41214
41214/41560/41564
41501/41203/41236/(1134111342)/(4195341954).­11305/41958/4181202631/02601 , Grundlæggende bygningsmekanik eller styrkelære: Statisk analyse af konstruktioner og bjælker ved analytiske og elementbaserede metoder. Programmering: Kendskab til et programmeringssprog og dets principper, da kurset gør brug af Python.
Jan Becker Høgsberg , Lyngby Campus, Bygning 404, Tlf. (+45) 4525 1971 , jahog@dtu.dk
Jon Juel Thomsen , Lyngby Campus, Bygning 404, Tlf. (+45) 4525 4294 , jjth@dtu.dk
41 Institut for Byggeri og Mekanisk Teknologi
I studieplanlæggeren
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
Overordnede kursusmål
Dynamiske påvirkninger af bygningskonstruktioner forekommer typisk i forbindelse med naturlaster som vind, bølger og jordskælv, samt ved trafiklast, kollisioner og eksplosioner. Kursets formål er at give en forståelse af dynamiske effekter i store konstruktioner og at sætte den studerende i stand til at foretage dynamiske analyser af konstruktioner med en eller flere frihedsgrader med såvel analytiske som numeriske metoder.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Opstille bevægelsesligninger for dynamiske konstruktioner og systemer.
  • Bestemme løsningen for frie og tvungne svingninger af systemer med én frihedsgrad, og forklare betydningen af en egenfrekvens, et dæmpningsforhold og resonans.
  • Anvende separation af de variable og elementmetoden til at løse bevægelsesligningerne for svingninger af bjælker.
  • Bestemme egenfrekvenser og svingningsformer for systemer med flere frihedsgrader.
  • Anvende modalanalyse til at beregne det dynamiske respons af systemer med flere frihedsgrader.
  • Forklare kvasistatiske systemreduktionsmetoder, der minimerer beregningsomkostninger i dynamiske analyser.
  • Benytte Newmark-baserede tidsintegrationsmetoder til at beregne det dynamiske respons af systemer med flere frihedsgrader.
  • Forklare virkningen af de hyppigst forekommende dæmpningsmekanismer.
  • Dimensionere de styrende parametre for viskose dæmpere og tunede massedæmpere (TMDere) på fleksible konstruktioner.
  • Gennemføre dynamiske analyser og beskrive resultaterne i skriftlige rapporter.
Kursusindhold
Dynamikkens grundbegreber indføres ved simple systemer med én frihedsgrad, hvorigennem begreber som egenfrekvenser, dæmpning og resonans introduceres ved at bestemme systemets frie svingninger og dets tvungne respons fra harmonisk og transient last.

Grundlaget for fleksible konstruktioners dynamik beskrives efterfølgende ved teorien for bjælkers frie svingninger, mens sammenhængen mellem det kontinuerte element og dets tilhørende diskrete konstruktionsmodel illustreres ved at benytte elementmetoden til at løse den partielle differentialligning. Den dynamiske analyse for diskrete konstruktioner med flere frihedsgrader udføres efterfølgende ved brug af modalanalyse, der baserer sig på en udvikling i konstruktionens svingningsformer. Herunder behandles betydningen af lastens frekvensindhold og dens rumlige fordeling, samt potentialet i kvasistatiske systemreduktionsmetoder.

For fleksible konstruktioner er systemets dæmpning afgørende for størrelsen på det dynamiske respons, hvorfor forskellige naturligt forekommende dæmpningsmekanismer gennemgås. Desuden behandles virkningen af eksterne dæmpere på konstruktioner, herunder brugen af tunede massedæmpere. For fleksible konstruktioner med lokale dæmpere eller avancerede belastninger løses de dynamiske ligninger ved direkte numerisk integration ved anvendelse af Newmark-metoden.

Kursets teoretiske emner illustreres ved simple forsøg og behandles i øvelser, der kan løses i Python. Rapporterne indgår i kursets samlede bedømmelsesgrundlag. Den første rapport afleveres individuelt, mens de efterfølgende to rapporter udarbejdes i grupper.
Sidst opdateret
02. maj, 2024