İTÜ
LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU
(GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM)Dersin Adı Course Name
Katı Cisimlerin Mekaniğinde İleri Sonlu Elemanlar Yöntemleri Advanced Finite Element Methods in Solid Mechanics
Kodu
(Code) Yarıyılı
(Semester) Kredisi
(Local Credits) AKTS Kredisi (ECTS Credits)
Ders Türü (Course Type)
MAK612E Güz
(Fall) 3 7,5 Yüksek Lisans
(M.Sc.) Bölüm / Program
(Department/Program)
Makina Mühendisliği – Katı Cisimlerin Mekaniği ve Doktora Mechanical Engineering – Solid Mechanics and Ph.D.
Dersin Türü (Course Type)
Seçmeli Elective
Dersin Dili (Course Language)
İngilizce English
Dersin İçeriği (Course Description) 30-60 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
Ders Kitabı (Textbook)
J. N. Reddy, An Introduction To Nonlinear Finite Element Analysis, Oxford University Press, 2004
Diğer Kaynaklar
(Other References)
Maddeler halinde en çok 5 adet
1. M. A. Crisfield, Non-linear Finite Element Analysis of Solids and Structures, Cilt 1 ve 2, Wiley,1991.
2. T. J. R. Hughes, The Finite Element Method, Dover Publishers, New York, 2000.
3. Zienkiewicz, O.C., and Taylor, R.L., The Finite Element Method, McGraw-Hill, 1991.
4. P. Wriggers, Nonlinear finite element methods, Springer, 2008.
5. T. Belytschko, W. K. Liu, B. Moran, Nonlinear finite elements for continua and structures, Wiley, 2000.
Ödevler ve Projeler (Homework & Projects)
İki adet ödev ve bir adet proje verilecektir.
Two homeworks and one term project will be assigned.
Laboratuar Uygulamaları (Laboratory Work)
N/A N/A Bilgisayar Kullanımı
(Computer Use)
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.
Diğer Uygulamalar (Other Activities)
N/A N/A Başarı Değerlendirme
Sistemi
(Assessment Criteria)
Faaliyetler (Activities)
Adedi*
(Quantity)
Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) Yıl İçi Sınavları
(Midterm Exams) 1 % 20
(20 %) Kısa Sınavlar
(Quizzes) - -
Ödevler
(Homework) 2 % 20
(20 %) Projeler
(Projects) 1 % 20
(20 %) Dönem Ödevi/Projesi
(Term Paper/Project) - -
Laboratuar Uygulaması
(Laboratory Work) - -
Diğer Uygulamalar
(Other Activities) - -
Final Sınavı
(Final Exam) 1 % 40
(40 %)
*Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur.
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
Dersin Katı Cisimlerin Mekaniği Programıyla İlişkisi
Programın mezuna kazandıracağı bilgi, beceri ve yetkinlikler (Programa ait çıktılar)
Katkı Seviyesi 1 2 3 i Lisans düzeyi yeterliliklerine dayalı olarak, makina tasarımı alanında
bilgilerini uzmanlık düzeyinde geliştirebilme ve derinleştirebilme (Bilgi). X
ii
Katı cisim mekaniğinin ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrayabilme, bu alanda edindiği uzmanlık düzeyindeki kuramsal ve uygulamalı bilgileri farklı disiplin alanlarından ve özellikle
biyomühendislikten gelen bilgilerle bütünleştirerek kullanabilme, yorumlayabilme ve yeni bilgiler oluşturabilme (Bilgi ve beceri).
X
iii
Makina tasarımında 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).
X
iv
Katı cisim mekaniğinde uzmanlık gerektiren bir çalışmayı bağımsız olarak yürütebilme (Bağımsız çalışabilme, öğrenme ve sorumluluk alabilme yetkinliği).
X
v
Bu alandaki sorunların çözümlenmesinin gerektiği ortamlarda liderlik yapabilme ve edindiği uzmanlık düzeyindeki bilgi ve becerileri eleştirel bir yaklaşımla değerlendirebilme ve öğrenmesini yönlendirebilme (Bağımsız çalışabilme, öğrenme ve sorumluluk alabilme yetkinliği).
X
vi
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 ve bu ilişkileri yönlendiren normları eleştirel bir bakış açısı ile
inceleyebilme, geliştirebilme ve gerektiğinde değiştirmek üzere harekete geçebilme. (İletişim ve sosyal yetkinlik).
X
vii Bir yabancı dili en az Avrupa Dil Portföyü B2 genel düzeyinde kullanarak
sözlü ve yazılı iletişim kurabilmek (İletişim ve sosyal yetkinlik). X viii Ticari yazılım kullanımı ve program yazılımı becerilerini kazanma
(İletişim ve sosyal yetkinlik). X
ix
Makina tasarımı ve biyomekanik konularında verilerin toplanması, yorumlanması, uygulanması ve duyurulması aşamalarında toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik değerleri gözeterek denetleyebilme ve bu değerleri öğretebilme (Alana özgü yetkinlik).
X
x
Katı cisimlerin mekaniği ile ilgili konularda strateji, politika ve uygulama planları geliştirebilme ve elde edilen sonuçları, kalite süreçleri
çerçevesinde değerlendirebilme (Alana özgü yetkinlik).
X
xi
Katı cisimlerin mekaniği konusunda özümsedikleri bilgiyi, problem çözme ve/veya uygulama becerilerini, disiplinlerarası çalışmalarda ve özellikle biyomühendislik alanında kullanabilme (Alana özgü yetkinlik).
X
xii Kendi çalışmalarını, alanındaki uluslararası platformlarda, yazılı, sözlü
ve/veya görsel olarak aktarabilme (Alana özgü yetkinlik). X
(1: Az, 2. Kısmi, 3. Tam)
Relationship between the Course and Solid Mechanics Curriculum
Program outcomes
Level of Contribution
1 2 3 i Developing and intensifying knowledge in the area of machine design,
based upon the competency in the undergraduate level (knowledge). X
ii
Grasping the inter-disciplinary interaction related to solid mechanics related area, the ability to interpret and to form new types of knowledge by 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).
X
iii
Solving the problems faced in machine design area by making use of the research methods, the ability to develop new strategic approaches to solve the unforeseen and complex problems arising in the practical processes of one's area and coming up with solutions while taking responsibility.
X
iv The ability to carry out a specialized study related to solid mechanics area
independently (competence to work independently and take responsibility). X
v
Fulfilling the leader role in the environments where solutions are sought for the problems related to the area and assessing the expertise knowledge 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).
X
vi
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 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).
X
vii
Proficiency in a foreign language-at least European Language Portfolio B2 Level-and establishing written and oral communication with that language (Communication and Social Competency).
X
viii
Using the computer software together with the information and
communication technologies efficiently and according to the needs of the area (Communication and Social Competency).
X
ix
Paying regard to social, scientific, cultural and ethical values during the collecting, interpreting, practicing and announcing processes of the area related data and the ability to teach these values to others (Area Specific Competency).
X
x
Developing strategy, policy and application plans concerning the subjects related to the solid mechanics area and the ability to evaluate the end results of these plans within the frame of quality processes (Area Specific Competency).
X
xi
Using the knowledge and the skills for problem solving and/or application (which are processed within the solid mechanics area) in inter-disciplinary studies, particularly in bioengineering area (Area Specific Competency).
X
xii
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).
X (1: Little, 2. Partial, 3. Full)
Düzenleyen (Prepared by) Öğr. Gör. Dr.
Emin SÜNBÜLOĞLU
Tarih (Date)
20.06.2011 İmza (Signature)
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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 T.
Saat Kazanılan Beceri
(Çıktılar) 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 1,2,3 Haftalık Ders
(Saat) 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 42
Laboratuar (Saat) Uygulama
(Saat) Dersle ilgili Sınıf
dışı Etkinlikler (Saat)
6 6 6 6 6 6 6 6 6 8 8 7 7 7 91 Sınavlar ve
Sınava Hazırlık
(Saat) 2 2 2 2 2 2 8 2 2 2 2 2 8 2 8,5 8 56,5
Toplam
Saat 11 11 11 11 11 11 17 11 11 13 13 12 18 12 8,5 8 189,5
Ders Değerlendirme
Sistemi
1 adet ara sınav (%20), 2 adet ödev (%20), 1 adet proje (%20), final sınavı (%40)
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 20.06.2011 Formu
Hazırlayan Öğr. Gör. Dr.
Emin SÜNBÜLOĞLU Formu
Onaylayan
