İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM)

Transkript

1 İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM) Dersin Adı Katı Cisimlerin Mekaniğinde İleri Sonlu Elemanlar Yöntemleri Course Name Advanced Finite Element Methods in Solid Mechanics Kodu (Code) MAK612E Bölüm / Program (Department/Program) Yarıyılı (Semester) Güz (Fall) Kredisi (Local Credits) AKTS Kredisi (ECTS Credits) 3 7,5 Makina Mühendisliği Katı Cisimlerin Mekaniği ve Doktora Mechanical Engineering Solid Mechanics and Ph.D. Ders Türü (Course Type) Yüksek Lisans (M.Sc.) Dersin Türü (Course Type) Seçmeli Elective Dersin Dili (Course Language) İngilizce English Dersin İçeriği (Course Description) kelime arası Doğrusal olmayan sonlu elemanlar yöntemleri, büyük deformasyon problemleri, doğrusal olmayan malzeme modelleri, hibrid ve karışık sonlu elemanlar yöntemleri, Galerkin en küçük kareler yöntemi, adaptif sonlu elemanlar yöntemleri, temas mekaniği. Nonlinear FEM, large deformation problems, nonlinear material models, hybrid and mixed formulations, Galerkin least square method, adaptive FEM, contact mechanics. Dersin Amacı (Course Objectives) Maddeler halinde 2-5 adet Bu dersi alan öğrenciler, 1. Sonlu elemanlar yöntemi kullanarak doğrusal olmayan analiz yapabilme; 2. Sonlu elemanlar yöntemi ile ilgili zamana bağlı ve doğrusal olmayan bir problemde ticari yazılımı çok iyi seviyede kullanabilme imkanlarını kazanırlar. Students who attend this course will gain: 1. Knowledge and expertise in conducting nonlinear analysis using Finite Element Methods 2. Experience in using a commercial FE software for nonlinear time-dependent problems. Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes) Maddeler halinde 4-9 adet 1. Doğrusal olmayan mühendislik problemlerini sonlu elemanlar yöntemlerini kullanarak çözümleyebilme. 2. Mühendislik analizi esnasında karşılaşılan sorunları araştırma yöntemlerini kullanarak çözümleyebilme. 3. Problemlerin çözümü esnasında öngörülemeyen karmaşık sorunların çözümü için yeni stratejik yaklaşımlar geliştirebilme. 4. Sonlu elemanlar yöntemi ile zamana bağlı analiz yapma yeteneği kazandırma 1. Solving non-linear engineering problems using finite element methods 2. Research ability to solve problems during engineering analysis. 3. Ability to develop strategic approaches to unexpected outcomes. 4. Ability to conduct time-dependent analysis using finite element methods

2 Ders Kitabı (Textbook) Diğer Kaynaklar (Other References) Maddeler halinde en çok 5 adet Ödevler ve Projeler (Homework & Projects) Laboratuar Uygulamaları (Laboratory Work) J. N. Reddy, An Introduction To Nonlinear Finite Element Analysis, Oxford University Press, M. A. Crisfield, Non-linear Finite Element Analysis of Solids and Structures, Cilt 1 ve 2, Wiley, T. J. R. Hughes, The Finite Element Method, Dover Publishers, New York, Zienkiewicz, O.C., and Taylor, R.L., The Finite Element Method, McGraw-Hill, P. Wriggers, Nonlinear finite element methods, Springer, T. Belytschko, W. K. Liu, B. Moran, Nonlinear finite elements for continua and structures, Wiley, İki adet ödev ve bir adet proje verilecektir. Two homeworks and one term project will be assigned. Bilgisayar Kullanımı (Computer Use) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Başarı Değerlendirme Sistemi (Assessment Criteria) Abaqus, Ansys, Nastran gibi ticari sonlu eleman yazılımlarının geniş kapsamda kullanımı zorunludur. Öğrenciler ayrıca kendi sonlu eleman kodlarını yazacaklar. Extensive use of commercial softwares such as Abaqus, Nastran or Ansys is required. Attendants will also write their own finite element codes. Faaliyetler (Activities) Yıl İçi Sınavları (Midterm Exams) Kısa Sınavlar (Quizzes) Ödevler (Homework) Projeler (Projects) Dönem Ödevi/Projesi (Term Paper/Project) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı (Final Exam) Adedi* (Quantity) *Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur. 1 Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) % 20 (20 %) 2 1 % 20 (20 %) % 20 (20 %) 1 % 40 (40 %)

3 DERS PLANI Hafta Konular Dersin Çıktıları 1 Sonlu Elemanlar Yönteminin Temelleri 1,2 2 Doğrusal Olmayan Problemlere Giriş 1,2,3 3 Doğrusal Olmayan Sonlu Eleman Formülasyonları 1,2 4 Büyük Deformasyon Problemleri 1,2,3 5 Doğrusal Olmayan Malzeme Davranışı 2,3 6 Tek Boyutlu Eleman ile Formülasyon 1,2,3 7 Hibrid Elemanlar 1,3 8 Karışık Çözüm Yöntemleri 1,3,4 9 Galerkin en küçük kareler yöntemi 1,2,3 10 Elastoplastik Davranış 1,2,4 11 Kiriş Tipi Elemanlarda Lineer Olmayan Formülasyonlar 2,4 12 Levha Tipi Elemanlarda Lineer Olmayan Formülasyonlar 2,3,4 13 Temas Mekaniği 1,3,4 14 Adaptif sonlu elemanlar yöntemleri 1,2,3 COURSE PLAN Weeks Topics Course Outcomes 1 Basic Principles of FEM 1,2 2 Introduction to Nonlinear Problems 1,2,3 3 Introduction to Nonlinear FE Formulations 1,2 4 Problems concerning Large Deformations 1,2,3 5 Nonlinear Material Response 2,3 6 Formulating One Dimensional Elements 1,2,3 7 Hybrid Elements 1,3 8 Mixed Formulations 1,3,4 9 Galerkin Least-Squares 1,2,3 10 Elastoplastic Material Response 1,2,4 11 Nonlinear Beams 2,4 12 Nonlinear Plates 2,3,4 13 Contact Mechanics 1,3,4 14 Adaptive FEM 1,2,3

4 Dersin Katı Cisimlerin Mekaniği Programıyla İlişkisi Programın mezuna kazandıracağı bilgi, beceri ve yetkinlikler (Programa ait çıktılar) Lisans düzeyi yeterliliklerine dayalı olarak, makina tasarımı alanında i bilgilerini uzmanlık düzeyinde geliştirebilme ve derinleştirebilme (Bilgi). Katı cisim mekaniğinin ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrayabilme, bu alanda edindiği uzmanlık düzeyindeki kuramsal ve ii uygulamalı bilgileri farklı disiplin alanlarından ve özellikle biyomühendislikten gelen bilgilerle bütünleştirerek kullanabilme, yorumlayabilme ve yeni bilgiler oluşturabilme (Bilgi ve beceri). Makina tasarımında karşılaşılan sorunları araştırma yöntemlerini kullanarak çözümleyebilme, bu alandaki uygulamalarda karşılaşılan ve iii öngörülemeyen karmaşık sorunların çözümü için yeni stratejik yaklaşımlar geliştirebilme ve sorumluluk alarak çözüm üretebilme (Beceri). Katı cisim mekaniğinde uzmanlık gerektiren bir çalışmayı bağımsız olarak iv yürütebilme (Bağımsız çalışabilme, öğrenme ve sorumluluk alabilme yetkinliği). Bu alandaki sorunların çözümlenmesinin gerektiği ortamlarda liderlik yapabilme ve edindiği uzmanlık düzeyindeki bilgi ve becerileri eleştirel v bir yaklaşımla değerlendirebilme ve öğrenmesini yönlendirebilme (Bağımsız çalışabilme, öğrenme ve sorumluluk alabilme yetkinliği). Mekanik tasarımdaki güncel gelişmeleri ve kendi çalışmalarını, nicel ve nitel veriler ile destekleyerek, alanındaki ve alanı dışındaki gruplara, yazılı, sözlü ve görsel olarak sistemli biçimde aktarabilme, sosyal ilişkileri vi ve bu ilişkileri yönlendiren normları eleştirel bir bakış açısı ile inceleyebilme, geliştirebilme ve gerektiğinde değiştirmek üzere harekete geçebilme. (İletişim ve sosyal yetkinlik). Bir yabancı dili en az Avrupa Dil Portföyü B2 genel düzeyinde kullanarak vii sözlü ve yazılı iletişim kurabilmek (İletişim ve sosyal yetkinlik). Ticari yazılım kullanımı ve program yazılımı becerilerini kazanma viii (İletişim ve sosyal yetkinlik). Makina tasarımı ve biyomekanik konularında verilerin toplanması, yorumlanması, uygulanması ve duyurulması aşamalarında toplumsal, ix bilimsel, kültürel ve etik değerleri gözeterek denetleyebilme ve bu değerleri öğretebilme (Alana özgü yetkinlik). Katı cisimlerin mekaniği ile ilgili konularda strateji, politika ve uygulama x planları geliştirebilme ve elde edilen sonuçları, kalite süreçleri çerçevesinde değerlendirebilme (Alana özgü yetkinlik). Katı cisimlerin mekaniği konusunda özümsedikleri bilgiyi, problem çözme xi ve/veya uygulama becerilerini, disiplinlerarası çalışmalarda ve özellikle biyomühendislik alanında kullanabilme (Alana özgü yetkinlik). Kendi çalışmalarını, alanındaki uluslararası platformlarda, yazılı, sözlü xii ve/veya görsel olarak aktarabilme (Alana özgü yetkinlik). (1: Az, 2. Kısmi, 3. Tam) Katkı Seviyesi 1 2 3

5 Relationship between the Course and Solid Mechanics Curriculum Program outcomes Developing and intensifying knowledge in the area of machine design, i based upon the competency in the undergraduate level (knowledge). Grasping the inter-disciplinary interaction related to solid mechanics related area, the ability to interpret and to form new types of knowledge by ii combining the knowledge from the expert-level theoretical and practical knowledge acquired in the area and the knowledge from various other disciplines, particularly from the bioengineering (knowledge and skill). Solving the problems faced in machine design area by making use of the research methods, the ability to develop new strategic approaches to solve iii the unforeseen and complex problems arising in the practical processes of one's area and coming up with solutions while taking responsibility. The ability to carry out a specialized study related to solid mechanics area iv independently (competence to work independently and take responsibility). Fulfilling the leader role in the environments where solutions are sought for the problems related to the area and assessing the expertise knowledge v and skill gained through the study with a critical view and directing one's own learning process (competence to work independently, learning competence and take responsibility). Systematically transferring the current developments in the area of mechanical system design 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 vi social relationships and the norms directing these relationships with a critical look and the ability to take action to change these when necessary (Communication and Social Competency). Proficiency in a foreign language-at least European Language Portfolio B2 vii Level-and establishing written and oral communication with that language (Communication and Social Competency). Using the computer software together with the information and viii communication technologies efficiently and according to the needs of the area (Communication and Social Competency). Paying regard to social, scientific, cultural and ethical values during the collecting, interpreting, practicing and announcing processes of the area ix related data and the ability to teach these values to others (Area Specific Competency). Developing strategy, policy and application plans concerning the subjects related to the solid mechanics area and the ability to evaluate the end x results of these plans within the frame of quality processes (Area Specific Competency). Using the knowledge and the skills for problem solving and/or application xi (which are processed within the solid mechanics area) in inter-disciplinary studies, particularly in bioengineering area (Area Specific Competency). In the programs with thesis, the ability to present one's own work within xii the international environments orally, visually and in written forms (Area Specific Competency). (1: Little, 2. Partial, 3. Full) Level of Contribution Düzenleyen (Prepared by) Öğr. Gör. Dr. Emin SÜNBÜLOĞLU Tarih (Date) İmza (Signature)

6 DERS YÜKÜ HESAPLAMA FORMU Dersin Kodu MAK 612E Dersin Adı Advanced F. Element M. Dersin Dili İngilizce Dersin Kredisi 3 Dersin ECTS Kredisi 7,5 Hafta Kazanılan Beceri (Çıktılar) Haftalık Ders Laboratuar Uygulama Dersle ilgili Sınıf dışı Etkinlikler Sınavlar ve Sınava Hazırlık Toplam Saat Ders Değerlendirme Sistemi 1,2 1,2,3 1,2 1,2,3 2,3 1,2,3 1,3 1,3,4 1,2,3 1,2,4 2,4 2,3,4 1,3,4 1,2, ,5 8 56, , ,5 1 adet ara sınav (%20), 2 adet ödev (%20), 1 adet proje (%20), final sınavı (%40) T. Saat Ders Çıktıları 1. Doğrusal olmayan mühendislik problemlerini sonlu elemanlar yöntemlerini kullanarak çözümleyebilme. 2. Mühendislik analizi esnasında karşılaşılan sorunları araştırma yöntemlerini kullanarak çözümleyebilme. 3. Problemlerin çözümü esnasında öngörülemeyen karmaşık sorunların çözümü için yeni stratejik yaklaşımlar geliştirebilme. 4. Sonlu elemanlar yöntemi ile zamana bağlı analiz yapma yeteneği kazandırma Tarih Formu Hazırlayan Formu Onaylayan Öğr. Gör. Dr. Emin SÜNBÜLOĞLU