Finite Element Methods FEMLaajuus (4 op)
Tunnus: TKSUE310
Laajuus
4 op
Opetuskieli
- suomi
- englanti
Vastuuhenkilö
- Tomi Nieminen
Osaamistavoitteet
Tietokoneavusteinen rakenneanalyysi on tärkeä taito koneensuunnittelijalle digitalisoituvassa maailmassa. Tällä kurssilla opit analysoimaan rakenteita numeerisella elementtimenetelmällä. Tiedät, kuinka määritetään rakenteen jännitykset, muodonmuutokset ja varmuuskerroin. Opit stabiliteettianalyysin avulla arvioimaan rakenteen alttiutta nurjahdukseen, lommahdukseen tai kiepahdukseen, ja osaat myös määrittää rakenteen ominaistaajuudet. Lisäksi osaat soveltaa näitä tietoja käytäntöön suunnittelussa.
Tieto ja ymmärrys:
Tunnet elementtimenetelmään liittyvät käsitteet ja niiden käytännön merkityksen.
Tutkimus ja tiedonhaku:
Hallitset ongelmanratkaisuun liittyvän tiedonhaun ja tiedon soveltamisen.
Tekniikan soveltaminen käytäntöön:
Osaat soveltaa oppimiasi tekniikoita käytäntöön konetekniikan aihepiirissä.
Sisältö
Staattinen analyysi, stabiliteettianalyysi, taajuusanalyysi. Tilavuuselementit, palkkielementit ja kuorielementit. Kokoonpanot ja kontaktielementit. Lineaarinen ja epälineaarinen analyysi. Tulosten tulkitseminen ja soveltaminen.
Esitietovaatimukset
Lujuusopin peruskäsitteet: normaalijännitys, leikkausjännitys, ekvivalentti jännitys (Von Mises), venymä. Statiikka: voima- ja momenttitasapaino, sauvavoimien määritys ristikkorakenteessa. Eulerin palkkiteoria, palkin taipuma, kuormitus- ja tuentatyypit.
Arviointikriteerit, tyydyttävä (1)
Kokonaisarviointi perustuu kokeisiin.
Välttävä (1): Tunne perusasiat ja -terminologian, mutta sinulla on puutteita niiden soveltamisessa. Pystyt ratkomaan välttävästi selkeitä perusratkaisuja.
Tyydyttävä (2): Tunnet perusasiat ja -terminologian, mutta sinulla on puutteita niiden soveltamisessa muihin kuin perusratkaisuihin. Pystyt ratkomaan tyydyttävästi selkeitä perusratkaisuja.
Arviointikriteerit, hyvä (3)
Hyvä (3): Tunnet keskeiset asiat kurssilla käsitellyistä matemaattisista menetelmistä. Osaat soveltaa oppimaasi teoriaa käytäntöön yksinkertaisissa tilanteissa.
Kiitettävä (4): Hallitset kurssilla käsitellyt matemaattiset menetelmät. Osaat soveltaa oppimaasi teoriaa käytäntöön.
Arviointikriteerit, kiitettävä (5)
Erinomainen (5) Hallitset kurssilla käsitellyt matemaattiset menetelmät. Osaat luovasti soveltaa oppimaasi teoriaa käytäntöön myös kohtaamissasi uusissa ongelmatilanteissa.
Arviointikriteeri, hyväksytty/hylätty
Myös opiskeltavissa avoimen AMK:n kautta. Hyväksytty/hylätty arviointi saatavilla tutkinto-ohjelman ulkopuolella.
Hyväksytty: Ymmärrät FEM-analyysin perusasiat ja osaat soveltaa niitä yksinkertaisiin rakenteisiin.
Enrollment
20.11.2023 - 14.01.2024
Timing
08.01.2024 - 30.04.2024
Number of ECTS credits allocated
4 op
Mode of delivery
Face-to-face
Unit
School of Technology
Campus
Main Campus
Teaching languages
- English
Seats
0 - 28
Degree programmes
- Bachelor's Degree Programme in Mechanical Engineering
Teachers
- Tomi Nieminen
Groups
-
TKN21SAKonetekniikka (AMK)
-
TKN23VSKonetekniikka (AMK), vaihto-opiskelu/Exchange studies
-
TKN24VKKonetekniikka (AMK), vaihto-opiskelu/Exchange studies
Objective
Computer aided structural analysis is an important skill for a structure designer in the modern digitalized world. On this course you will learn to analyze and simulate structures with the numerical finite element method. You will know how to determine the stress, deflection and safety factor of a given structure. You learn to analyze the stability and buckling behavior, and you also know how to calculate the natural vibration frequencies of the structure. Moreover, you understand how to apply this information in your designs.
Knowledge and understanding:
You understand the theoretical concepts in the finite element method.
Investigations and information retrieval:
You master the information retrieval skills in problem solving and are able to apply the retrieved information.
Engineering Practice:
You know how to carry out a FEM analysis for a given structure, and you are able to interpret the results.
Content
Theoretical basis of the finite element method. Element types: solid elements, beam element and shell elements. Contact elements and assemblies. Buckling analysis. Non-linear static analysis. Modal analysis. Interpretation of the results and practical applications.
Oppimateriaali ja suositeltava kirjallisuus
Theory handouts + exercises
Support material: Hartmann, Katz: Structural Analysis with Finite Elements, 2nd Edition
Vaihtoehtoiset suoritustavat
Exercises and a final exam
Student workload
Virtual study and Independent work 100 h.
Evaluation scale
0-5
Arviointikriteerit, tyydyttävä (1-2)
The assessment is based on exams.
Sufficient (1): You know the basic concepts of the course but you have difficulties in applying these concepts in practice.
Satisfactory (2): You know the basic concepts of the course and you are able to apply this knowledge in simple applications.
Arviointikriteerit, hyvä (3-4)
Good (3): You know the basic concepts of the course and you are able to apply this knowledge in most applications.
Very good (4): You know the concepts of the course and you are able to apply the skills in applications.
Assessment criteria, excellent (5)
Excellent (5): You master the theoretical concepts of the course and you are able to creatively apply this knowledge even in applications.
Assessment criteria, approved/failed
Also accessible to JAMK open UAS students (avoin AMK). The grade is Pass or Fail without the exam for outside degree studies.
Approved: You know the basic concepts of the FEM analysis and you are able to independently apply this knowledge in simple constructions.
Qualifications
Basic concepts in structural mechanics: normal stress, shear stress, equivalent stress (Von Mises), strain, displacement, loads and support types. Statics: force and torque balance in frame structures, and calculation of truss forces. Euler’s beam theory.
Enrollment
01.11.2022 - 05.01.2023
Timing
01.01.2023 - 21.05.2023
Number of ECTS credits allocated
4 op
Mode of delivery
Face-to-face
Unit
School of Technology
Campus
Main Campus
Teaching languages
- English
- Finnish
Seats
0 - 30
Degree programmes
- Bachelor's Degree Programme in Mechanical Engineering
Teachers
- Tomi Nieminen
Teacher in charge
Tomi Nieminen
Groups
-
TKN20SAKonetekniikka (AMK)
-
TKN22VKKonetekniikka (AMK), vaihto-opiskelu/Exchange studies
Objective
Computer aided structural analysis is an important skill for a structure designer in the modern digitalized world. On this course you will learn to analyze and simulate structures with the numerical finite element method. You will know how to determine the stress, deflection and safety factor of a given structure. You learn to analyze the stability and buckling behavior, and you also know how to calculate the natural vibration frequencies of the structure. Moreover, you understand how to apply this information in your designs.
Knowledge and understanding:
You understand the theoretical concepts in the finite element method.
Investigations and information retrieval:
You master the information retrieval skills in problem solving and are able to apply the retrieved information.
Engineering Practice:
You know how to carry out a FEM analysis for a given structure, and you are able to interpret the results.
Content
Theoretical basis of the finite element method. Element types: solid elements, beam element and shell elements. Contact elements and assemblies. Buckling analysis. Non-linear static analysis. Modal analysis. Interpretation of the results and practical applications.
Oppimateriaali ja suositeltava kirjallisuus
Theory handouts + exercises
Support material: Hartmann, Katz: Structural Analysis with Finite Elements, 2nd Edition
Vaihtoehtoiset suoritustavat
Exercises and a final exam
Student workload
Virtual study and Independent work 100 h.
Evaluation scale
0-5
Arviointikriteerit, tyydyttävä (1-2)
The assessment is based on exams.
Sufficient (1): You know the basic concepts of the course but you have difficulties in applying these concepts in practice.
Satisfactory (2): You know the basic concepts of the course and you are able to apply this knowledge in simple applications.
Arviointikriteerit, hyvä (3-4)
Good (3): You know the basic concepts of the course and you are able to apply this knowledge in most applications.
Very good (4): You know the concepts of the course and you are able to apply the skills in applications.
Assessment criteria, excellent (5)
Excellent (5): You master the theoretical concepts of the course and you are able to creatively apply this knowledge even in applications.
Assessment criteria, approved/failed
Also accessible to JAMK open UAS students (avoin AMK). The grade is Pass or Fail without the exam for outside degree studies.
Approved: You know the basic concepts of the FEM analysis and you are able to independently apply this knowledge in simple constructions.
Qualifications
Basic concepts in structural mechanics: normal stress, shear stress, equivalent stress (Von Mises), strain, displacement, loads and support types. Statics: force and torque balance in frame structures, and calculation of truss forces. Euler’s beam theory.