Overordnede kursusmål
Finite Element Metoden er en af de mest udbredte numeriske metoder
som tages i brug til at designe og optimere komponenter og
processer i traditionel maskinindustri, produktion, udstyr for
medicinske og biomekaniske anvendelser (Life-sciences), samt civile
infrastrukturer. Det er et essentielt redskab med betydelige
samfundsmæssige bidrag til bl.a. den grønne omstilling,
sundhedssektoren og industri 4.0.
Studerende på dette kursus vil opnå en grundlæggende forståelse af
den teoretiske baggrund for finite element metoden og dens
anvendelse på industrielle problemer. Ved hjælp af kommerciel
finite element software vil studerende kunne udføre termiske og
strukturelle analyser i 2D og 3D. Gennem både teori og numeriske
eksperimenter vil studerende få et overblik over metodens
styrkepunkter, men også kende dens begrænsninger. Der lægges særlig
vægt på grundlæggende koncepter indenfor numerisk modellering,
såsom at forstå, vurdere og kontrollere de forskellige fejlkilder.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Udføre strukturel og varmeoverførselsmodellering ved hjælp af
finite element software.
- Forklare teorien bag de oftest brugte modelleringsmuligheder
der tilbydes i kommercielle finite element software.
- Huske de mest relevante typer af finite element analyser og
vælge den rigtige for et givet problem.
- Beskrive de forskellige netgenereringsstrategier og -teknikker
og anvende dem korrekt for at skabe nøjagtige og effektive finite
element modeller.
- Vælge en eller flere passende finite element typer til en
specifik analyse.
- Beskrive input- og output-filformater, der anvendes af finite
element software, og tilpasse finite element modeller ved at
redigere sådanne filer.
- Forklare, hvordan importerede CAD-modeller hænger sammen med
det genererede finite element net, identificere og rette fejl i de
importerede CAD-geometrier.
- Udføre simplificeringer med hensyn til geometri, belastninger
og randbetingelser i en finite element model for at opnå den
nødvendige nøjagtighed samtidig med at minimere
beregningstiden.
- Verificere en model og vurdere dens nøjagtighed baseret på
enkle håndberegninger, finite element teori og
netkonvergensstudier.
- Forklare logistikken bag implementeringen af finite element
metoden med hensyn til nummerering af frihedsgrader og forbindelse
af elementer.
- Udføre post-processering og rapportere resultaterne af finite
element analyser på en struktureret, klar, præcis og informativ
måde.
Kursusindhold
Kurset er baseret på teoretiske forelæsninger, computerøvelser og
projektarbejde. Indledningsvist introduceres stivhedsmetoden som en
praktisk tilgang til finite element metoden for simple elementer.
Herefter præsenteres den generelle teori for finite element metoden
som beror på koncepter som virtuelt arbejdes princip,
formfunktioner og numerisk integration. Der gennemgås og testes de
mest almindelige elementtyper, der findes i finite element
software. Derudover forklares simple og mere avancerede
randbetingelser i detalje. En række praktiske aspekter bliver
omtalt, såsom import af CAD-geometrier, netgenererings teknikker,
filformater og post-processering. Den grundlæggende teori bag
forskellige analyseformer præsenteres også, samt de mest
almindelige typer af lineære løsere, der anvendes i finite element
analyser. I det første gruppeprojekt programmerer studerende en
meget simpel finite element model ved hjælp af stivhedsmetoden. I
løbet af de tre uger i januar udføres et større projektarbejde ved
hjælp af kommerciel software.
Sidst opdateret
02. maj, 2025
