|
|
|
|
|
Analiza pól sprzężonych
Kierunek:
Mechatronika
Specjalność:
Modelowanie i symulacja systemów
mechatronicznych (ME3)
Rodzaj studiów i semestr: stacjonarne II st. sem. III
Punkty ECTS: 4
Prowadzący:
dr hab. inż. Adam
Długosz
Opis przedmiotu
 Pola
sprzężone (ang. coupled problems, multiphysics) występują w
układach dla których wyznaczane wielkości fizyczne oddziaływają na
siebie w taki sposób, że obliczenie jednej z nich jest niemożliwe bez
wyznaczenia drugiej. Oczywiście możliwe jest również rozpatrywanie
zjawisk w których interakcja występuje pomiędzy więcej niż dwoma
zjawiskami fizycznymi. Analiza tego rodzaju zagadnień możliwa jest przy
wykorzystaniu odpowiednich technik numerycznych (MES, MEB, MRS).
Sprzężenia rozpatrywane mogą być jako tzw. słabo sprzężone lub silnie
sprzężone. Sprzężenie "słabe" realizowane jest poprzez analizę każdego
zjawiska fizycznego oddzielnie oraz "przenoszenie obciążeń" pomiędzy
kolejnymi analizami. Pożądane rozwiązanie otrzymywane jest w wyniku
odpowiedniej liczby iteracji. Dla sprzężenia "silnego" poszukiwane
wielkości uzyskiwane są po jednokrotnym rozwiązaniu sprzężonych równań
opisujących dany problem. W praktyce wymaga to zastosowania odpowiednich
elementów posiadających wszystkie niezbędne stopnie swobody dla danego
problemu sprzężonego. W ramach przedmiotu omawiane są m.in. następujące
sprzężenia oraz sposoby uzyskania rozwiązania metodą elementów
skończonych: termo-mechaniczne, elektro-termo-mechaniczne,
elektrostatyczno-mechaniczne, piezoelektryczne, przepływowo-mechaniczne.
Na laboratoriach studenci tworzą modele numeryczne wybranych układów
mechartonicznych (np. układy MEMS) w których występują ww. sprzężenia.
Do tego celu wykorzystywane jest oprogramowanie MSC.Patran/Nastran,
MSC.Marc/Mentat, Ansys Multiphysics.
Program przedmiotu
- Wykład: 30 godzin w
semestrze
-
Laboratorium: 30 godzin w semestrze
Warunki zaliczenia
- Zaliczenie na
ocenę pozytywną laboratoriów (warunki podaje prowadzący
na zajęciach)
- Egzamin z
wykładu.
OCENA KOŃCOWA: O=0.5E+0.5L
E - ocena z egzaminu (musi być pozytywna)
L - ocena z laboratorium (musi być pozytywna)
Tematyka wykładów
-
Podstawowe definicje i
sformułowania.
-
Podstawowe rodzaje
sprzężeń, przykłady praktyczne
-
Metody numeryczne
(MES, MEB, MRS) w zagadnieniach sprzężonych
-
Sprzężenie pól
termicznych i mechanicznych - termosprężystość
-
Sprzężenie pól
elektrycznych i termicznych
-
Sprzężenie pól
elektrycznych, termicznych i mechanicznych
-
Sprzężenie pól
elektrycznych i mechanicznych - sprzężenie
elektrostatyczno - strukturalne
-
Sprzężenie pól
elektrycznych i mechanicznych - piezolelektryczność
-
Sprzężenie pól
przepływowych i mechanicznych - sprzężenie FSI (ang.
Fluid-Structure interaction)
-
Wybrane zagadnienia
modelowania wieloskalowego w układach termosprężystych
Tematyka laboratoriów
Rozwiązywanie praktycznych zagadnień dotyczących
numerycznego modelowania pól sprzężonych, m.in z
zakresu: termosprężystości, sprzężenia
elektro-termicznego, elektrotermo-mechanicznego,
elektrostatyczno - mechanicznego, piezoelektrycznego.
Literatura
- Beer G., Finite
Element, Boundary Element and Coupled analysis of
Unbounded Problems in Elastostastics, Int. J. Numer.
Meth. Eng., vol. 19, 1983.
- Chandrupatla T.R., Belegundu A.D.,
Introduction to Finite Elements in Engineering,
Prentice-Hall Inc. New Jersey, 1991
- MSC.MARC Theory
and user information Vol. A-E, MSC Software Corporation
2001.
- Ansys Multiphisics
documentation, AnsysCo.
- Zienkiewicz O.C., Taylor R.L. The
Finite Element Method, Vol. 1-2, Butterworth, Oxford
2000.
- Zienkiewicz O. C., Taylor R. L., The
Finite Element Method. Nonlinear, Vol. 2, Butterworth,
Oxford, 2000.
- Zienkiewicz O. C., Taylor R. L., The
Finite Element Method. The Fluid Mechanics, Vol. 3,
Butterworth, Oxford, 2000.
|
|
|
|
|
|