İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM)

Transkript

1 Dersin Adı OTOMOTİV MÜHENDİSLİĞİNDE BİLGİSAYAR DESTEKLİ SİMÜLASYON Kodu (Code) MAK576E Lisansüstü Program (Graduate Program) Dersin Türü (Course Type) Dersin İçeriği (Course Description) Dersin Amacı (Course Objectives) Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes) Yarıyılı (Semester) Bahar (Spring) İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM) Kredisi (Local Credits) Course Name AKTS Kredisi (ECTS Credits) ,5 Makina Mühendisliği / Otomotiv (Mechanical Engineering / Automotive) Zorunlu (Compulsory) COMPUTER AIDED SIMULATION (CAS) IN AUTOMOTIVE ENGINEERING Dersin Dili (Course Language) Ders Seviyesi (Course Level) YL (M.Sc.) İngilizce (English) 1. "Tek Boyutlu Modelleme": İçten yanmalı motorların ve bu motorlarla tahrik edilen taşıtların performans, yakıt tüketimi ve emisyonlarının modellenmesi, performans, yakıt tüketimi ve emisyon kriterleri, hibrit/elektrikli tahriği de içerecek şekilde olası tüm taşıt kombinasyonlarının simülasyonu. (AVL BOOST/CRUISE) 2. "Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği": Otomotiv mühendisliği ile ilgili akışkanlar dinamiği uygulamalarına giriş. Yöneten denklemler, ayrıklaştırma teknikleri, sınır koşulları, stabilite ve tutarlılık. FLUENT ve STAR CCM+ kullanılarak çeşitli problemlerin çözümü. 3. "Çokcisim Simülasyonu": Rijit cisimlerin kinematiği ve dinamiği, çokcisim sistemleri simülasyon yazılımları, tekerlek asılış sistemlerinin modellenmesi, lastik tekerleklerin modellenmesi, tüm-taşıt modelleri, simülasyon sonuçlarının yorumlanması, testler. MSC/ADAMS ve IPG/CarMaker yazılımları ile uygulamalar. 4. "Sonlu Eleman Analizi": FEM (Sonlu Eleman Metodu) 'in teorisi, katılık matrisi methodu, eleman yapısal bağıntılarının formülasyon prosedürleri, kuvvet ve yüklerin uygulanması, sınır koşulları, ağ oluşturma, sonuçların (gerilme, uzama, yer değiştirme) görüntülenmesi ve sunulması, modal analiz, taşıt gövdelerinin katılığı, ANSYS ve MSC/FEA uygulamaları. 1. "One Dimensional Modeling" : Modeling of performance, fuel consumption and emissions of ICE and the vehicles powered by ICE s. Performance, fuel consumption and emissions criterions. Simulation of vehicles of possible combinations, including hybrid/electric vehicles (AVL BOOST, CRUISE) 2. "Computational Fluid Dynamics" : Introduction to fluid dynamics applications related to automotive engineering. Governing equations, discretization techniques, boundary conditions, stability, and consistency. Case studies using FLUENT and STAR CCM+. 3. "Multibody Simulation" : Kinematics and dynamics of rigid bodies, multibody system simulation software's, modeling of suspension systems, tyre modeling, full-vehicle models, simulation output and interpretation, testing. Applications in IPG/CarMaker and MSC/ADAMS. 4. "Finite Element Analysis" : Theory of FEM, stiffness matrice method, formulation procedures for element structural relationships, applying forces, loads, and boundary conditions, creating meshes, post processing simulation for stress, strain, displacement, modal analysis, stiffness of vehicle bodies. Applications with ANSYS and MSC/FEA. 1. "Tek boyutlu modelleme": İçten yanmalı motorların ve taşıtların performans, yakıt ekonomisi ve emisyonlarına dair tek boyutlu model denklemlerinin teorik açıklaması, motor ve taşıt sistemlerinin ticari kodlarla analizi, 2. "Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği": Otomotiv mühendisliğinde hesaplamalı akışkanlar dinamiği teorisi ve uygulamalarına giriş, ticari kodların mühendislik problemlerine uygulanması, 3. "Çokcisim simülasyonu": Çokcisim sistem dinamiği simülasyonu teorisine giriş, mevcut ticari yazılımlar, lastik, tekerlek asılışı ve tüm-taşıt modelleri, sonuçların işlenmesi, gerçek testler ile karşılaştırma ve doğrulama, 4. "Sonlu Eleman Analizi": Yapısal analizde sonlu eleman katılık metoduna giriş, yapıların matematik modelleri, ayrıklaştırma, FE matris modeli uygulamaları, kuvvetler, yer değiştirmeler, yönler (işaretler), katılık metodu, eleman yapısal bağıntıları, global katılık matrisleri, FEM ile ticari taşıt uygulamaları, kuvvet ve yüklerin uygulanması, sınır şartları, ağ oluşturma ve sonuçların işlenmesi, sunulması. 1. One Dimensional Modeling : Theoretical eplanation of one dimensional governing equations describing performance, fuel economy and emissions of ICE and the one dimensional dynamics of vehicles. Analysis of engine and vehicles systems using commercial codes. 2. Computational Fluid Dynamics : Introduction to the theory and applications of computational fluid dynamics in automotive engineering. Techniques for applying commercial codes to engineering problems. 3. "Multibody Simulation : An introduction to theory of multibody system dynamics simulation, an overview of available commercial software, a sound understanding of tire, suspension and full-vehicle modeling, post processing and validation of results through real testing 4. Finite Element Analysis : Introduction to Finite Element Stiffness Method in structural analysis, mathematical models of structures, element discretization, applications of FE Matri Model, forces, displacements and sign convention, stiffness method, formulation procedures for element structural relationships, global stiffness matrices, commercial vehicle applications using FEM, applying forces, loads, boundary conditions, mesh generation and post processing. 1. Gelişmiş nümerik simülasyon teknikleri ve ilgili teorik altyapı. 2. Mühendislik problemlerinin anlaşılması, modelleme, yöneten denklemler, çözüm teknikleri, başlangıç şartları ve sınır şartları, simülasyon koşuları öncesi yapılan çalışmalar. 3. Çözüm, sonuçların yorumlanması, görselleştirme ve sunum 4. Gerçek testlerle karşılaştırmalar, parametre revizyonları. 1. Provide advanced numerical simulation techniques and the corresponding theoretical background 2. Provide an understanding of engineering problems in general. Modeling, the governing equations, solution techniques, boundary and initial conditions, preprocessing. 3. Solution, post processing and visualization. Provide a vision to interpret the results. 4. Comparing with real measurements, make model and parameter revisions.

2 Kaynaklar (References) Ödevler ve Projeler (Homework & Projects) Laboratuar Uygulamaları (Laboratory Work) Bilgisayar Kullanımı (Computer Use) Diğer Uygulamalar (Other Activities) 1. Blundell, M. ve Harty, D. (2004). The Multibody Systems Approach to Vehicle Dynamics. Elsevier. 2. Meywerk, M. (2007). CAE Methoden in der Fahrzeugtechnik. Springer. 3. Beermann, H.J. (1989). The Analysis of Commercial Vehicle Structures. Wiley & Sons Australia, Limited, John. 1 dönem projesi verilmektedir. 1 term project is assigned. Proje kapsamında : AVL BOOST, AVL CRUISE, FLUENT, STAR CCM+, MSC/ADAMS, IPG/CarMaker, ANSYS, MSC/FEA Bundle As a part of the term project : AVL BOOST, AVL CRUISE, FLUENT, STAR CCM+, MSC/ADAMS, IPG/CarMaker, ANSYS, MSC/FEA Bundle Kütüphaneden bilimsel kaynaklara erişim desteklenmektedir. Reaching technical literature from the library is encouraged. - - Başarı Değerlendirme Faaliyetler Adedi* Sistemi (Activities) (Quantity) (Assessment Criteria) Yıl İçi Sınavları (Midterm Eams) Kısa Sınavlar (Quizzes) Ödevler (Homework) Projeler (Projects) Dönem Ödevi/Projesi (Term Paper/Project) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı (Final Eam) *Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur. Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) 1 % 50 (50 %) 1 % 50 (50 %)

3 DERS PLANI Hafta Konular Dersin Çıktıları 1 İçten yanmalı motorların tek boyutlu modellenmesi 2 Motor gücü, momenti ve egzoz emisyonu hesaplamaları, ticari yazılımlarla uygulamalar 3 Otomotiv uygulamalarında hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) - Giriş 1 4 Yöneten denklemler, çözüm teknikleri, sınır şartları 5 CFD uygulamaları, problem tanımlama, grid oluşturma, çözüm, sonuçların işlenmesi 6 CFD uygulamaları, taşıt aerodinamiği uygulaması 7 Rijit cisimlerin kinematiği ve dinamiği (teori), çokcisim sistemleri simülasyon yazılımları, tekerlek asılış sistemlerinin modellenmesi ve analizi, lastik karakteristikleri ve modelleme 8 Tüm-taşıt modellerinin oluşturulması, simülasyon sonuçlarının yorumlanması ve testler 9 Ticari yazılımlarla çokcisim simülasyonu uygulamaları 10 Ticari yazılımlarla çokcisim simülasyonu uygulamaları, İTÜ Otomotiv Laboratuvarı'nda geliştirilen sürüş simülasyonu yazılım modüllerinin tanıtımı 11 Yapısal analizde sonlu eleman katılık metodu Giriş 1 12 Yapıların matematiksel modelleri, eleman ayrıklaştırma, sonlu eleman matris modeli uygulamaları 13 Kuvvetler, yer değiştirmeler, yönler ve işaretler, katılık metodu, eleman yapısal bağntılarının formülasyon prosedürleri, global katılık matrisleri 14 FEM ile ticari taşıtlar için uygulamalar, kuvvetler, yükler, sınır şartları, ağ oluşturma, sonuçların işlenmesi ve sunumu COURSE PLAN Weeks Topics Course Outcomes 1 One dimensional modeling of IC engines 2 Engine power, torque, ehaust emission calculations, applications with commercial software 3 Computational Fluid Dynamics (CFD) in automotive applications - introduction 1 4 Governing equations, solution techniques, boundary conditions 5 CFD Case studies, problem definition, grid generation, solutions, post-processing 6 CFD Case studies, vehicle aerodynamics application 7 Kinematics and dynamics of rigid bodies (theory), multibody systems simulation software, modelling and analysis of suspension systems, tyre characteristics and modeling 8 Assembly of full-vehicle models, simulation output and interpretation, testing. 9 Multibody simulation case studies with commercial software 10 Multibody simulation case studies with commercial software. Presentation of in-house driving simulation software modules of the ITU Automotive Laboratory 11 Finite element stiffness method in structural analysis - Introduction 1 12 Mathematical model of the structure, element discretization, aplications of FE matri model 13 Forces, displacments and sign convention, stiffness method, formulation procedures for element structural relationships, global stiffness matrices 14 Commercial vehicle applications using FEM, forces, loads, boundary conditions, mesh generation, post processing

4 Dersin Otomotiv Yüksek Lisans Programıyla İlişkisi Programın mezuna kazandıracağı bilgi, beceri ve yetkinlikler (programa ait çıktılar) i. Lisans düzeyi yeterliliklerine dayalı olarak, otomotiv mühendisliği alanında bilgilerini uzmanlık düzeyinde geliştirebilme ve derinleştirebilme (bilgi). ii. Otomotiv mühendisliğinin ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrayabilme, bu alanda edindiği uzmanlık düzeyindeki kuramsal ve uygulamalı bilgileri farklı disiplin alanlarından gelen bilgilerle bütünleştirerek kullanabilme, yorumlayabilme ve yeni bilgiler oluşturabilme (bilgi ve beceri). iii. Otomotiv mühendisliği ile ilgili karşılaşılan sorunları araştırma yöntemlerini kullanarak çözümleyebilme, bu alandaki uygulamalarda karşılaşılan ve öngörülemeyen karmaşık sorunların çözümü için yeni stratejik yaklaşımlar geliştirebilme ve sorumluluk alarak çözüm üretebilme (beceri). iv. Otomotiv mühendisliği ile ilgili uzmanlık gerektiren bir çalışmayı bağımsız olarak yürütebilme, bu alandaki sorunların çözümlenmesini gerektiren ortamlarda liderlik yapabilme ve edindiği uzmanlık düzeyindeki bilgi ve becerileri eleştirel bir yaklaşımla değerlendirebilme ve öğrenmesini yönlendirebilme (Bağımsız çalışabilme, öğrenme ve sorumluluk alabilme yetkinliği). v. Otomotiv mühendisliğindeki güncel gelişmeleri ve kendi çalışmalarını, nicel ve nitel veriler ile destekleyerek, alanındaki ve alan dışındaki gruplara, yazılı, sözlü ve görsel olarak sistemli biçimde aktarabilme, sosyal ilişkileri ve bu ilişkileri yönlendiren normları eleştirel bir bakış açısı ile inceleyebilme, geliştirebilme ve gerektiğinde değiştirmek üzere harekete geçebilme, bir yabancı dili ileri düzeyde kullanarak sözlü ve yazılı iletişim kurabilme (İletişim ve sosyal yetkinlik). vi. Otomotiv mühendisliğinin gerektirdiği düzeyde bilgisayar yazılımı ile birlikte, bilişim ve iletişim teknolojilerini ileri düzeyde kullanabilme (İletişim ve sosyal yetkinlik). vii. Otomotiv mühendisliği ile ilgili verilerin toplanması, yorumlanması, uygulanması ve duyurulması aşamalarında toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik değerleri gözeterek denetleyebilme ve bu değerleri öğretebilme, strateji, politika ve uygulama planları geliştirebilme ve elde edilen sonuçları, kalite süreçleri çerçevesinde değerlendirebilme özümsedikleri bilgiyi, problem çözme ve/veya uygulama becerilerini, disiplinlerarası çalışmalarda kullanabilme (Alana özgü yetkinlik). viii. Kendi çalışmalarını, alanındaki uluslararası platformlarda, yazılı, sözlü ve/veya görsel olarak aktarabilme (Alana özgü yetkinlik). Katkı Seviyesi : Az, 2. Kısmi, 3. Tam

5 Relationship between the Course and Automotive Engineering Graduate Program Curriculum Program Outcomes i. Developing and intensifying knowledge in Automotive Engineering, based upon the competency in the undergraduate level (knowledge). ii. Grasping the inter-disciplinary interaction related to Automotive Engineering, the ability to use the epert-level theoretical and practical knowledge acquired in this area and, interpreting and forming new types of knowledge by combining the knowledge from the area and the knowledge from various other disciplines (knowledge and skill). iii. Solving the problems faced in Automotive Engineering by making use of the research methods, developing new strategic approaches to solve the unforeseen and comple problems arising in the practical processes in this area, and coming up with solutions while taking responsibility (skill). iv. The ability to carry out a specialistic study in Automotive Engineering independently, fulfilling the leader role in the environments where solutions are sought for the problems related to the area and assessing the specialistic knowledge and skill gained through the study with a critical view and directing one s own learning process (competence to work independently and take responsibility, learning competence). v. Systematically transferring the current developments in Automotive Engineering and one s own work to other groups in and out of the area; in written, oral and visual forms, ability to see and develop social relationships and the norms directing these relationships with a critical look and the ability to take action to change these when necessary, proficiency in a foreign language and establishing written and oral communication with that language. (communication and social competency). vi. Using the computer software together with the information and communication technologies efficiently and according to the needs of the Automotive Engineering (communication and social competency). vii. Paying regard to social, scientific, cultural and ethical values during the collecting, interpreting, practicing and announcing processes of the Automotive Engineering related data and the ability to teach these values to others, developing strategy, policy and application plans concerning the subjects related to the area and the ability to evaluate the end results of these plans within the frame of quality processes, using the knowledge and the skills for problem solving and/or application in inter-disciplinary studies (Area Specific Competency). viii. In the programs with thesis, the ability to present one s own work within the international environments orally, visually and in written forms (Area Specific Competency). Level of Contribution Little, 2. Partial, 3. Full Düzenleyen (Prepared by) Prof. Dr. Cem SORUŞBAY Öğr. Gör. Dr. Orhan ATABAY Tarih (Date) İmza (Signature)