41813 Finite Element Metoder for lyd og svingninger
2024/2025
Overordnede kursusmål
Højtalere og mikrofoner er klassiske mekaniske komponenter, der er
afhængige af samspillet mellem vibrationer og akustik. Moderne
applikationer (Industri 4.0), herunder autonome IoT-enheder med
energiharvesting af omgivende akustisk energi, virtuelle sensorer
og nye MEMS-baserede mikrofoner og højttalere, er afhængige af
ingeniører med en grundlæggende forståelse for vibrationsanalyse af
komplekse strukturer og deres kobling til omgivelserne. Målet med
dette kursus er at lære de studerende at bruge Finite Element
Metoden (FEM) til at løse avancerede, multifysiske
vibrationsproblemer, med særlig fokus på problemer, der involverer
akustisk-mekanisk interaktion. Denne viden vil blive brugt til at
opbygge komplekse finite element modeller til undersøgelse af
vibrationsproblemer i mikroskala-komponenter, der involverer
akustik ved hørbare frekvenser.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Benytte finite element metoden til at opstille numeriske
modeller for vibrationsproblemer
- Løse problemer med tvungne svingninger vha. direkte metoder,
modal superposition og reduktionsmetoder
- Redegøre for og implementere forskellige materiale modeller
herunder dæmpningmodeller
- Opstille og evaluere effekt-flow ligninger baseret på en finite
element model
- Beregne fordelingen af kinetisk, potentiel og dissiperet energi
i vibrerende strukturer
- Implementere absorberende randbetingelser for
bølgeudbredelsesproblemer
- Beregne energiflowet i vibrerende strukturer
- Opstille finite element modeller for interaktionen mellem en
vibrerende struktur og et akustisk medie
- Implementere og løse egenværdiproblemer og tvungne
vibrationsproblemer med akustisk interaktion
- Opbygge komplekse finite element modeller til at løse
akustisk-mekaniske interaktionsproblemer på mikroskala
Kursusindhold
Kurset fokuserer på teoretiske forelæsninger kombineret med
computerøvelser i Comsol/Matlab til beregning af strukturelle
vibrationer med og uden effekten af akustisk kobling. Tvungne
svingninger analyseres vha. modal superposition og direkte metoder.
Forskellige reduktionsmetoder analyseres. Forskellige materiale og
dæmpnings-modeller betragtes og implementeres. Energibetragtninger
opstilles og absorberende randbetingelser implementeres for
simulering af bølgeudbredelse. Modeller der beskriver interaktionen
med et akustisk medium opstilles og der udføres beregninger for
egenværdiproblemer og tvungne svingninger. Komplekse finite element
modeller for emner på mikroskala opbygges.
Forelæsninger og computerøvelser danner grundlag for to
rapportafleveringer.
Sidst opdateret
25. november, 2024