ΜΕΘΟΔΟΣ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ
| Τίτλος | ΜΕΘΟΔΟΣ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ / FINITE ELEMENTS METHOD |
| Κωδικός | 305 |
| Σχολή | Πολυτεχνική |
| Τμήμα | Μηχανολόγων Μηχανικών |
| Κύκλος / Επίπεδο | 1ος / Προπτυχιακό |
| Περίοδος Διδασκαλίας | Χειμερινή |
| Υπεύθυνος/η | Γεώργιος Σαββαϊδης |
| Κοινό | Ναι |
| Κατάσταση | Ενεργό |
| Course ID | 20000417 |
Πρόγραμμα Σπουδών: ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
Εγγεγραμμένοι φοιτητές: 66
| Κατεύθυνση | Τύπος Παρακολούθησης | Εξάμηνο | Έτος | ECTS |
|---|---|---|---|---|
| Ενεργειακός | Επιλογή της Άλλης Κατεύθυνσης | 7 | 4 | 5 |
| Κατασκευαστικός | Επιλογής Κατεύθυνσης | 7 | 4 | 5 |
| Βιομηχανικής Διοίκησης | Επιλογή της Άλλης Κατεύθυνσης | 7 | 4 | 5 |
| Τίτλος | ΜΕΘΟΔΟΣ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ |
| Ακαδημαϊκό Έτος | 2019 – 2020 |
| Περίοδος Τάξης | Χειμερινή |
| Διδάσκοντες μέλη ΔΕΠ | |
| Διδάσκοντες άλλων Κατηγοριών | |
| Ώρες Εβδομαδιαία | 4 |
| Class ID | 600149909
|
Τύπος Μαθήματος 2016-2020
- Επιστημονικής Περιοχής
- Ανάπτυξης Δεξιοτήτων
Τύπος Μαθήματος 2011-2015
Ειδικού Υποβάθρου / Κορμού
Τρόπος Παράδοσης
- Πρόσωπο με πρόσωπο
Ηλεκτρονική Διάθεση Μαθήματος
- e-Οδηγός Σπουδών https://qa.auth.gr/el/class/1/600149909
- Άλλη: http://eclass.auth.gr/courses/MENG395/
Γλώσσα Διδασκαλίας
- Ελληνικά (Διδασκαλία, Εξέταση)
Προαπαιτήσεις
Προαπαιτούμενα Μαθήματα
- 108 ΣΤΑΤΙΚΗ
- 112 ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα πρέπει να κατανοούν τις βασικές αρχές της μεθόδου, να επιλύουν πρακτικά προβλήματα που αφορούν συνήθεις μηχανολογικές εφαρμογές (με έμφαση στη τεχνολογία οχημάτων, αερομηχανικής, ανελκυστήρων, κλπ.) αξιοποιώντας σύγχρονες γλώσσες προγραμματισμού και να αξιολογούν τα αποτελέσματα με τελικό στόχο τον σχεδιασμό των κατασκευών.
Ειδικότερα πρέπει να έχουν αποκτήσει τις εξής ικανότητες και δεξιότητες:
1. Να καθορίζουν τις οριακές συνθηκες πρακτικών προβλημάτων δίνοντας διαίτερη έμφαση στις ιδιαιτερότητες του σχεδιαμού και των συνθηκών λειτουργίας των κατασκευών ώστε να επιτυγχάνεται η ακριβέστερη μοντελοποίηση.
2. Να αξιολογούν εναλλακτικά σενάρια επίλυσης (μέγεθος πλέγματος, τύπος στοιχείων, οριακές συνθήκες, τύπος επιλυτή, κλπ.) για την εκλογή της βέλτιστης στρατιγικής που θα προσεγγίζει ακριβέστερα το εκάστοτε πρακτικό πρόβλημα.
3. Να εφαρμόζουν αποτελεσματικά σύγχρονες γλώσσες προγραμματισμού για την επίλυση απλών προβλημάτων.
4. Να αξιολογούν τα αποτελεσμάτα.
Γενικές Ικανότητες
- Εφαρμογή της γνώσης στην πράξη
- Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
- Λήψη αποφάσεων
- Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών
- Σχεδιασμός και διαχείριση έργων
- Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον
- Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
Περιεχόμενο Μαθήματος
Εισαγωγή στη Μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων: Πεδία εφαρμογής με έμφαση στη στατική ανάλυση κατασκευών. Σύντομη ιστορική ανασκόπηση και σύγχρονες εξελίξεις. Παραδείγματα απλοποιημένων και σύνθετων μηχανολογικών κατασκευών από την αυτοκινητοβιομηχανία (αναρτήσεις, πλαίσια οχημάτων, ελαστικά, ιμάντες, έδρανα, συγκολλήσεις, κλπ.), τη βιομηχανία ανελκυστήρων (προσομοιώσεις δοκιμών συμμόρφωσης και λειτουργίας εξαρτημάτων και ολοκληρωμένων θαλάμων, συρματόσχοινα, κλπ.) και την αεροπορική βιομηχανία (προσομοιώσεις κελύφους μη-επανδρωμένου αεροσκάφους από μεταλλικά και σύνθετα υλικά).
Μαθηματικό υπόβαθρο μαθήματος και προαπαιτούμενες γνώσεις: Στοιχεία από αντοχή υλικών, ελαστικότητα, θεωρία συνεχούς μέσου. Άλγεβρα μητρώων και αριθμητικές μέθοδοι επίλυσης εξισώσεων. Θεωρία ελαστικότητας και εισαγωγή στην πλαστικότητα. Πρόβλημα δίσκου, πρόβλημα πλάκας, ράβδοι, δικτυώματα, δοκοί και πλαίσια. Επίπεδες εντατικές καταστάσεις τάσεων και παραμορφώσεων, κελυφωτά στοιχεία 1ου, 2ου και ανωτέρου βαθμού. Συναρτήσεις παρεμβολής και συστήματα συντεταγμένων. Δημιουργία μητρώων ακαμψίας στοιχείων και κατασκευής. Χωρική εντατική κατάσταση και πεπερασμένα στοιχεία όγκου. Μαθηματική επίλυση συστημάτων, εισαγωγή στα δυναμικά συστήματα (μεταβατικής και σταθεροποιημένης κατάστασης, κλπ.) και προβλήματα μεταφοράς θερμότητας.
Διακριτοποίηση κατασκευών σε πεπερασμένα στοιχεία: Γεωμετρικές απλοποιήσεις, ευαισθησία μεγέθους πλέγματος και οριακές συνθήκες. Σημασία εκλογής κατάλληλων τύπων στοιχείων και μεθόδου επίλυσης. Αξιολόγηση αποτελεσμάτων σε τυποποιημένα παραδείγματα και σύγκριση με τη θεωρητική-αναλυτική λύση. Παρουσίαση αποτελεσμάτων από σύνθετες κατασκευές. Συνήθη προβλήματα στην αξιολόγηση αποτελεσμάτων (ασυνέχειες, σφάλματα, ακρίβεια).
Δημιουργία σπονδυλωτού προγράμματος για τη σχεδίαση, διακριτοποίηση, εισαγωγή οριακών συνθηκών, επίλυση και παρουσίαση αποτελεσμάτων απλών κατασκευών (μονοδιάστατοι φορείς, δισδιάστατη και τρισδιάστατη ανάλυση δικτυωμάτων και επίπεδης εντατικής επίπεδων στοιχείων). Ασκήσεις.
Λέξεις Κλειδιά
Μέθοδος Πεπερασμένων Στοιχείων
Τύποι Εκπαιδευτικού Υλικού
- Σημειώσεις
- Διαφάνειες
- Βιβλίο
Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών
Χρήση Τ.Π.Ε.
- Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία
- Χρήση Τ.Π.Ε. στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση
- Χρήση Τ.Π.Ε. στην Επικοινωνία με τους φοιτητές
Περιγραφή
Οι παραδόσεις θεωρίας γίνονται στις αίθουσες διδασκαλίας μέσω παρουσιάσεων με χρήση υπολογιστή, ενώ οι ασκήσεις λαμβάνουν χώρα στην αίθουσα υπολογιστών του Εργαστηρίου Στοιχείων Μηχανών & Μηχανολογικού Σχεδιασμού. Οι παρουσιάσεις περιλαμβάνουν θεωρία αλλά και παραδείγματα που απαιτούν την αλληλεπίδραση διδάσκοντα-φοιτητών. Προβλέπεται ακόμα η επίσκεψη στους χώρους των δοκιμαστηρίων του Εργαστηρίου αλλά και στην ομάδα Formula Student του Πανεπιστημίου για την καλύτερη καταννόηση πρακτικών προβλημάτων, με έμφαση στον προσδιορισμό κατάλληλων οριακών συνθηκών και συνθηκών επίλυσης.
Οι ασκήσεις περιλαμβάνουν επίδειξη και εξάσκηση σε περιβάλλον προγραμματισμού.
Οργάνωση Μαθήματος
| Δραστηριότητες | Φόρτος Εργασίας | ECTS | Ατομικά | Ομαδικά | Erasmus |
|---|---|---|---|---|---|
| Διαλέξεις | 65 | 2,2 | ✓ | ||
| Φροντιστήριο | 20 | 0,7 | ✓ | ||
| Διαδραστική διδασκαλία στο Υπολογιστικό Κέντρο | 15 | 0,5 | ✓ | ||
| Εκπόνηση μελέτης (project) | 44 | 1,5 | ✓ | ||
| Εξετάσεις | 3 | 0,1 | ✓ | ||
| Άλλο / Άλλα | 3 | 0,1 | ✓ | ||
| Σύνολο | 150 | 5 |
Αξιολόγηση Φοιτητών
Περιγραφή
Οι φοιτητές εξετάζονται και αξιολογούνται ατομικά κατά την παράδοση των ασκήσεων (εκτός ωρολόγιου προγράμματος του μαθήματος). Ο τελικός βαθμός του μαθήματος υπολογίζεται από τον μέσο όρο της βαθμολογίας των ασκήσεων υπό την προϋπόθεση πως κάθε άσκηση έχει λάβει προβιβάσιμο βαθμό (≥5). Σε περίπτωση αποτυχίας η ίδια εξέταση επαναλλαμβάνεται κατά τη διάρκεια της επαναληπτικής εξεταστικής περιόδου του Σεπτεμβρίου.
Μέθοδοι Αξιολόγησης Φοιτητών
- Γραπτή Εργασία (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
- Προφορική Εξέταση (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
- Γραπτή Εξέταση με Επίλυση Προβλημάτων (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
Βιβλιογραφία
Βιβλιογραφία μαθήματος (Εύδοξος)
1) Tirupathi R. Chandrupatla, Ashok D. Belegundu, Εισαγωγη στα Πεπερασμενα Στοιχεια για Μηχανικους, 2006, Εκδοσεις Κλειδαριθμος ΕΠΕ
2) Μ. Παπαδρακάκης, Ανάλυση Φορέων με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων, 2001
Επιπρόσθετη βιβλιογραφία για μελέτη
• Concepts and applications of Finite Element Analysis, 1981, Cook R. D., John Willey, 2nd edition
• The Finite Element Method a practical course, 2003, Liu G. R., Quek S. S., Butterworth-Heinemann
• Finite Element Modeling for Stress Analysis, 1995, R. D. Cook, Wiley
• Finite Element Procedures, 1995, K. J. Bathe, Prentice Hal
• Finite Element Analysis, 1995, G. R. Buchanan, Mc-Graw-Hill
• Ανάλυση Φορέων με τη Μέθοδο Πεπερασμένων Στοιχείων, 2001, M. Παπαδρακάκης, Παπασωτηρίου
• Μέθοδος Πεπερασμένων Στοιχείων Ι, ΙΙ, 2005, Γ. Ι. Τσαμασφύρος, Ε.Ε. Θεοτόκογλου, Συμμετρία
• Σημειώσεις - Μέθοδος Πεπερασμένων Στοιχείων – Θεωρία και Ασκήσεις, 2002, Γ. Αθανασιάδης, Θεσσαλονίκη
Τελευταία Επικαιροποίηση
30-06-2020
