41813 Finite Element Metoder for lyd og svingninger

2024/2025

Kursusinformation
Finite Element Methods for sound and vibrations
Engelsk
5
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
Retningsspecifikt kursus (MSc), Mechanical Engineering
Teknologisk specialisering (MSc), Mechanical Engineering
F5A (ons 8-12)
Campus Lyngby
Forelæsninger og computerøvelser
13-uger
Bedømmelse af opgave(r)/rapport(er)
Bedømmelse af 2 individualiserede grupperapporter. Baseret på en helhedsvurdering.
7-trins skala , intern bedømmelse
(41560/41237/31270/62643).­(41525/41812) , Grundlæggende viden om mekaniske vibrationer er forudsat. Kendskab til finite element teori og programmeringserfaring i matlab er en fordel.
Niels Aage , Lyngby Campus, Bygning 404, Tlf. (+45) 4525 4253 , naage@dtu.dk
Marie Brøns , Lyngby Campus, Bygning 404, Tlf. (+45) 4525 4255 , maribr@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
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