Doğrusal Olmayan Sonlu Elemanlar Metodu (MFGE 576) Ders Detayları

Transkript

1 Doğrusal Olmayan Sonlu Elemanlar Metodu (MFGE 576) Ders Detayları Ders Adı Doğrusal Olmayan Sonlu Elemanlar Metodu Ders Kodu MFGE 576 Dönemi Ders Uygulama Saati Saati Laboratuar Saati Kredi AKTS Her İkisi Ön Koşul Ders(ler)i MFGE 506 (Uygulamalı Sonlu Elemanlar Methodu) Dersin Dili Dersin Türü Dersin Seviyesi Ders Verilme Şekli İngilizce MFGE Lisansüstü Seçmeli Dersler Fen Bilimleri Yüksek Lisans Yüz Yüze Dersin Öğrenme ve Öğretme Teknikleri Anlatım, Uygulama-Alıştırma, Sorun/Problem Çözme

2 Dersin Koordinatörü Dersin Öğretmen(ler)i Yrd. Doç. Dr. Celalettin Karadoğan Dersin Asistanı Dersin Amacı Dersin Eğitim Çıktıları Dersin İçeriği Bu dersin amacı, doğrusal olmayan sonlu elemanlar metodunun, metal şekillendirme işlemlerinin analizinde kullanılabilmesi. Doğrusallığa aykırı fenomenlerin tanıtılması. Doğrusal olmayan denklem sistemlerin çözümünün öğrenilmesi. Bir boyutlu problemler yardımıyla doğrusallığa aykırı malzeme özellikleri ve deformasyonun anlaşılması. İki ve üç boyutlu pür plastik ve elasto-plastik malzeme davranışları ile bunların sonlu elemanlar metodu ile çözümünün öğrenilmesi. Bu dersi başarıyla tamamlayabilen öğrenciler; Metal şekillendirme işlemlerinin sonlu elemanlar metodu kullanılarak çözülebilmesi. Doğrusal olmayan denklem sistemlerinin cözülebilmesi. Doğrusal olmayan sonlu elemanlar metodundaki temel varsayımların ve yaklaşımların anlaşılması. Plastisite teorisine dair temel bilgilerin edinilmesi, pür plastik ve elasto-plastik malzeme formulasyonlarının anlaşılması Kontakt, sürtünme, ağlama model ve yöntemlerinin anlaşılması, implisit ve eksplisit formulasyonların öğrenilmesi ve uygulanması Linear sonlu elemanlar metodunun kısa tekrarı, doğrusal olmayan denklemlerin çözümleri, tek boyutta doğrusal olmayan problemler, iki-üç boyutta pür plastic sonlu elemanlar metodu ve uygulamaları, iki-üç boyutta büyük genlemeli elasto-plastik sonlu elemanlar metodu

3 Haftalık Konular ve İlgili Ön Hazırlık Çalışmaları HaftaKonular Ön Hazırlık 1 Bölüm 1: Giriş Mekanikteki doğrusallık varsayımları, doğrusallığa aykırı fenomenler, katıların mekaniğinden doğrusal olmayan örnekler 2 Bölüm 2: Doğrusal Sonlu Elemanlar Metodunun Tekrarı Sonlu elemanlarda yaygın prosedürler, Direkt yaklaşım (kiriş sistemi örneği), element tipleri, varyasyonlar yaklaşımı (kalınlığı değişken çubuk) 3 Bölüm 3: Doğrusal Olmayan Denklemlerin Çözümü Artımsal çözüm yolları (Euler, öz düzeltmeli Euler), tekrarlamalı çözüm yolları (doğrudan tekrarlamalı yaklaşım, Tam Newton-Raphson yaklaşımı) 4 Bölüm 3: Doğrusal Olmayan Denklemlerin Çözümü Tekrarlamalı çözüm yolları (Modifiye Newton-Raphson yaklaşımı, Newton-Raphson umsu yaklaşım), Nümerik hatalar (kondisyon sayısı, kötü koşullu denklem sistemleri) 5 Bölüm 4: Tek Boyutlu Doğrusal Olmayan Problemler Doğrusal olmayan malzeme davranışı: küçük-genlemeli elasto-plastisite (temeller, sonlu elemanlar kesiklendirmesi, tekrarlamalı Newton-Raphson çözümü, ilk gerilim çözümü)

4 6 Bölüm 4: Tek Boyutlu Doğrusal Olmayan Problemler Doğrusal olmayan geometric özellikler: küçük-genleme büyük-deformasyon durumu (sonlu genleme ölçüsü, enerji metoduyla sonlu elemanlar ayrıştırması, yay-kiriş sistemi örneği) 7 Bölüm 5: İki/Üç Boyutlu Pür-Plastisitenin Sonlu Elemanlar Çözümü Plastisite teorisinde tek boyutta gözlemler (ideal davranış varsayımları, ideal gerilim-genleme modelleri, mikroyapısal mekanizmalar) 8 Bölüm 5: İki/Üç Boyutlu Pür-Plastisitenin Sonlu Elemanlar Çözümü Plastisitenin genel potansiyel teorisi (akma koşulu, akma kuralı-drucker in önermesi, pekleşme varsayımı, plastisitenin ekstremum prensipleri) 9 Bölüm 5: İki/Üç Boyutlu Pür-Plastisitenin Sonlu Elemanlar Çözümü Sonlu elemanlar çözümü: Problem tanımı, sonlu elemanlar ayrıştırması 10 Bölüm 5: İki/Üç Boyutlu Pür-Plastisitenin Sonlu Elemanlar Çözümü Sonlu elemanlar çözümü: Çözüm prosedürü (doğrudan tekrarlamalı yaklaşım, Newton-Raphson çözümü, eleman seçimi ve integral rütbesi, Sürtünmenin modellenmesi)

5 11 Bölüm 5: İki/Üç Boyutlu Pür-Plastisitenin Sonlu Elemanlar Çözümü Sonlu elemanlar çözümü: Çözüm prosedürü (katı bölgelerin işlemi, kontak algoritmaları, ağ üretme algoritmaları, uygulama kodları) 12 Bölüm 6: İki/Üç Boyutlu Büyük-Genlemeli Elasto-Plastisitenin Sonlu Elemanlar Çözümü İmplisit Metodlar: Varyasyonel ifadeler 13 Bölüm 6: İki/Üç Boyutlu Büyük-Genlemeli Elasto-Plastisitenin Sonlu Elemanlar Çözümü İmplisit Metodlar: Objektif gerilim artırımı, sonlu genleme artırımı, yapısal denklemlerin zaman integrali 14 Bölüm 6: İki/Üç Boyutlu Büyük-Genlemeli Elasto-Plastisitenin Sonlu Elemanlar Çözümü Dinamik Eksplisit Metodlar (kütle-yay-damper sistemi, sonlu elemanlar denklemleri, hesaplamaya yönelik hususlar, dinamik gevşeme) 15 Dönem Sonu Sınav Çalışmaları 16 Dönem Sonu Sınav Çalışmaları Kaynaklar Ders Kitabı: 1. Cook, R. D.; Malkus, D. S.; Plesha, M. E.: Concepts and Applications of Finite Element Anlaysis, New York: John Wiley & Sons, 1989

6 Diğer Kaynaklar: 1. Malvern, L. E.: Introduction to Mechanics of a Continuous Media, Englewood Cliffs/New Jersey: Prentice-Hall, Kobayashi, S.; Oh, S.; Altan, T.: Metal Forming and the Finite-Element Method; New York: Oxford University Press, Lubliner, J.: Plasticity Theory, New York: Macmillan, 1990 Değerlendirme Sistemi Çalışmalar Sayı Katkı Payı Devam/Katılım - - Laboratuar - - Uygulama - - Alan Çalışması - - Derse Özgü Staj - - Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği - - Ödevler 6 30 Sunum - - Projeler - - Seminer - - Ara Sınavlar/Ara Juri 1 30 Genel Sınav/Final Juri 1 40 Toplam 8 100

7 Yarıyıl İçi Çalışmalarının Başarı Notu Katkısı Yarıyıl Sonu Çalışmalarının Başarı Notuna Katkısı Toplam 100 Ders Kategorisi Temel Meslek Dersleri Uzmanlık/Alan Dersleri Destek Dersleri İletişim ve Yönetim Becerileri Dersleri Aktarılabilir Beceri Dersleri Dersin Öğrenim Çıktılarının Program Yeterlilikleri ile İlişkisi # Program Yeterlilikleri / Çıktıları Katkı Düzeyi

8 1 İleri düzey hesaplama ve/veya İmalat teknolojileri bilgilerini İmalat mühendisliği problemlerini çözmede uygulama becerisi 2 İmalat Teknolojilerine özgü sorunları analiz etme ve tanımlama yeteneği 3 Karşılaşılan mühendislik sorununun çözümüne yönelik bir yaklaşım geliştirme ve model ve deney tasarlama ve yapma becerisi 4 Temel mühendislik ilkelerinin yaratıcı kullanımına dayalı kapsamlı bir imalat sistemini (yöntem, ürün veya cihaz geliştirme) ekonomik, çevresel sürdürülebilirlik ve üretilebilirlik kısıtları altında tasarlama ve üretme becerisi 5 İmalat mühendisliği uygulamaları için modern teknik ve mühendislik araçlarını kullanma ve seçme yetisi 6 İmalat mühendisliği alanında bilimsel araştırma yapmak ve/veya yenilikçi imalat teknolojilerini kapsayan bir projeyi gerçekleştirme becerisi 7 Bilgi teknolojilerini etkin kullanarak veri toplama, analiz etme, kritik düşünebilme, yorumlama ve doğru kararlar alabilme becerisi 8 Çok disiplinli ve disiplin içi takım üyesi ve/veya bireysel olarak etkin bir şekilde çalışabilecek özgüven ve gerekli örgütsel iş becerileri 9 Türkçe ve İngilizcede sözlü ve yazılı olarak etkin iletişim kurabilme becerisi 10 Yaşam boyu öğrenme ve bilgiye erişebilme, bilim ve teknolojideki son gelişmeleri takip edebilme ve kendini sürekli yenileme kabiliyeti 11 İmalat Mühendisliği alanında mesleki, hukuksal, etik, iş güvenliği ve sosyal sorunlar hakkında farkındalık ve sorumluluk bilinci

9 12 Ulusal rekabet gücünü artırmak ve imalat sanayinin verimliliğini iyileştirmek üzere, kaynakları (personel, donanım, maliyet) etkin kullanan çözüm odaklı proje ve risk yönetimi, girişimcilik, yenilikçilik ve sürdürülebilir kalkınma konularında farkındalık 13 Karar alırken, mühendislik uygulamalarının evrensel ve yerel ölçeklerde sağlık, çevresel, sosyal ve hukuksal sonuçları konusunda bilgili ECTS/İş Yükü Tablosu Aktiviteler Sayı Süresi (Saat) Toplam İş Yükü Ders saati (Sınav haftası dahildir: 16 x toplam ders saati) Laboratuar Uygulama Derse Özgü Staj Alan Çalışması Sınıf Dışı Ders Çalışma Süresi Sunum/Seminer Hazırlama Projeler Ödevler Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği Ara Sınavlara/Ara Juriye Hazırlanma Süresi Genel Sınava/Genel Juriye Hazırlanma Süresi

10 Toplam İş Yükü 221