Eindige elementen, deel 1: staafconstructies (B-KUL-H9X20A)
Doelstellingen
De eindige-elementenmethode wordt algemeen beschouwd als de meest aangewezen numerieke benaderingstechniek om diverse continuüm- of veldproblemen op te lossen.
Waar in de zestiger jaren deze methode vooral tot 'rijpheid' gekomen is binnen de structuurmechanica vindt men thans toepassingen in de vloeistoffenmechanica, de vastestoffysica, de quantummechanica,
, evenals in de studie van het warmte transport , het elektromagnetisme, enz.
Aan de student wordt een zo ruim mogelijke kijk op de eindige-elementenmethode aangeboden. Bij de aanvang van de cursus wordt zeer algemeen geschetst hoe de (differentiaal-)vergelijkingen die een bepaald fysisch systeem beschrijven door toepassing van de eindige-elementenmethode worden omgezet in een stelsel algebraïsche vergelijkingen.
Voor concreet illustratiemateriaal wordt vooral geput uit:
- de structuurmechanica ( twee- en driedimensionale continua, op buiging belaste platen, ), vakwerkstaven, balken;
- het warmte transportprobleem: de differentiaalvergelijking ('quasi-harmonische vergelijking') die het warmte transport beschrijft, heeft een typische vorm die ook aangetroffen wordt in tal van andere disciplines, mits temperatuur en afgeleide grootheden op de gepaste wijze vertaald worden;
- de vloeistofmechanica.
De behandeling van de eindige-elementenmethode in deze cursus heeft twee doeleinden voor ogen:
- de gebruikers van bestaande eindige-elementenprogramma's de nodige theoretische achtergrond bezorgen om op een verantwoorde én efficiënte manier deze programma's aan te wenden voor reële praktijkproblemen. Ook wordt ruime aandacht geschonken aan aspecten zoals modellering, interpretatie van resultaten,
- de potentiële ontwikkelaars van eigen eindige-elementenprogramma's (voor nieuwe toepassingen) de nodige vertrekbasis aanbieden.
Begintermen
De student beschikt over een basiskennis Continuümmechanica, Differentiaal- en Integraalrekening en Lineaire Algebra.
Beginvoorwaarden: Elasticiteits- en plasticiteitsleer
Volgtijdelijkheidsvoorwaarden
Dit opleidingsonderdeel is een voorwaarde voor het opnemen van volgende opleidingsonderdelen:
H04M9A : Dynamica van constructies
H05L8A : Schaalconstructies en ruimtestructuren
H05L9A : Bouwmechanica: niet-lineaire analyse
Plaats in het onderwijsaanbod
- Master in de ingenieurswetenschappen: architectuur (Bouwtechnisch Ontwerp) 120 sp.

-
Master in de ingenieurswetenschappen: verkeer, logistiek en intelligente transportsystemen
120 sp.
Onderwijsleeractiviteiten
2.27 sp. Eindige elementen, deel 1: hoorcollege (B-KUL-H04M1a)
Inhoud
Eindige-elementen I (staafconstructies): in dit eerste deel wordt de EEM (verplaatsingsformulering) toegepast op staafconstructies. Stijfheids- en massamatrices van twee- en driedimensionale balk- en vakwerkelementenworden afgeleid. Gewezen wordt op de eigenschappen van het bekomen stelsel evenwichtsvergelijkingen (symmetrie, bandstructuur, conditionering ...) en de kenmerken van de meest aangewende oplossingstechnieken (bandsolvers, wavefrontsolvers). De substructuurtechniek wordt uiteengezet met belichting van voordelen en toepassingsgebieden. De cursus bevat ook een introductie tot fysisch en geometrisch niet-lineaire problemen (materiaal niet-lineariteit, grote verplaatsingen ...).
Studiemateriaal
Cursustekst, Toledo
0.73 sp. Eindige elementen, deel 1: oefeningen (B-KUL-H04M2a)
Inhoud
Eindige-elementen I (staafconstructies): in dit eerste deel wordt de EEM (verplaatsingsformulering) toegepast op staafconstructies.
Door gebruik te maken van een didactisch computerprogramma dat toelaat elke stap in het berekeningsproces te analyseren en te controleren, worden de studenten ingeleid in het verantwoord leren gebruiken van Eindige-elementenprogramma's en in het leren evalueren en interpreteren van de bekomen resultaten.
Aan de studenten ook wordt gevraagd een reële staafconstructie op te zoeken in de vakliteratuur (of op het internet), deze te vertalen in eenmodel (keuze van elementtype, randvoorwaarden, belastingen,...) dat vervolgens in het computerprogramma wordt ingevoerd. Het verslag van deze case bevat ook een gedetailleerde bespreking van de krachtswerking in de geanalyseerde structuur.
Beschrijving leeractiviteit
- maken van oefeningen
- interaktieve computersessies
- opzoekingen van cases in de bib en op internet
- theorie toepassen op een case
- groepswerkje
Studiemateriaal
handleiding bij software, toledo
Evaluatieactiviteiten
Evaluatie : Eindige elementen, deel 1: staafconstructies (B-KUL-H2X20a)
Toelichting
- beoordeling van het verslag van een groepswerkje (af te geven na
de oefenzittingen) - examen tijdens de examenperiode: gesloten
boek (met formularium)
