SE2145 Tillförlitlighet, optimering och dimensionering 9,0 hp

Reliability, Optimization and Design

Kursen utbildar beräkningsingenjörer som gör produkter bättre med hjälp av sina hållfasthetskunskaper. Det är en ovanligt bred kurs men har en tydlig röd tråd: ingenjörsmässighet och problemlösning. Du löser flera dimensionsuppgifter, vilket ger dig erfarenhet av industriella problem. FEM är det verktyg som används, ANSYS classic och Workbench. Inom optimering och tillförlitlighet görs en del beräkningar med MatLab. Kursen är avsedd för 2:a-års masterstudenter som har läst ett flertal kurser inom hållfasthetslära och som har vana vid FEM-beräkningar. Föreläsningsserien handlar om hur problemlösning inom industrin kan/bör gå till. Det ingår teori och tillämpningar, en del anekdoter och idéer, bakgrund ges och praktikexempel visas. Gästföreläsare från industri och konsultföretag bjuds också in. Kursen avslutas med deltagarnas projektpresentationer.

  • Utbildningsnivå

    Avancerad nivå
  • Huvudområde

    Maskinteknik
  • Betygsskala

    A, B, C, D, E, FX, F

Kurstillfällen/kursomgångar

HT19 ROD för programstuderande

  • Perioder

    HT19 P1 (4,5 hp), P2 (4,5 hp)

  • Anmälningskod

    50300

  • Kursen startar

    2019-08-26

  • Kursen slutar

    2020-01-14

  • Undervisningsspråk

    Engelska

  • Studielokalisering

    KTH Campus

  • Undervisningstid

    Dagtid

  • Undervisningsform

    Normal

  • Antal platser *

    Min. 10

    *) Kurstillfället kan komma att ställas in om antalet antagna understiger minimiantalet platser.

  • Planerade moduler

    P1: A2, C2, D2. P2: J1, A2, D2. mer info

  • Kursansvarig

    Mårten Olsson <mart@kth.se>

  • Målgrupp

    Sökbar för alla masterprogram årskurs 2 och civilingenjörsprogram årskurs 5

  • Del av program

Lärandemål

Efter avslutad kurs ska studenterna kunna

  • förklara vilken roll hållfasthetstekniken har för produktutveckling, speciellt vid förekomsten av flera samtidiga brottmoder (dimensioneringskriteria) och även ta hänsyn till s.k. gömda brottmoder;
  • identifiera de krav som ställs på konstruktioner och komponenter, vad avser mekaniska egenskaper, och översätta dem till en modell som lämpar sig för analys med beräkningsteknik;
  • välja lämpliga nät, elementtyper, randvillkor, materialmodeller, mm, för effektiv problemlösning med FEM;
  • beskriva syfte och idémässig bakgrund för olika metodik/strategi för dimensionering;
  • använda avancerade metoder för FE-baserad utmattningsanalys (såväl lågcykel, högcykel som termomekanisk);
  • beskriva olika former av osäkerhet och uppskatta spridningen hos stokastiska variabler;
  • illustrera och förklara hur spridning hos variablerna i ett problem leder till osäkerhet i systemresponsen;
  • välja lämplig metod att systematiskt undersöka designrymden för ett problem;
  • utföra probabilistisk dimensionering med FEM baserat på direkt Monte Carlo simulering eller med surrogatmodell/responsyta;
  • lösa ett avancerat produktutvecklingsproblem och kommunicera lösningen i form av, en illustration/plansch, en muntlig presentation på engelska (med dator och projektor) samt i form av en teknisk rapport på engelska.

Kursens huvudsakliga innehåll

Föreläsningar:

Produktutvecklingsprocessen och hur hållfasthetsteknik kan användas i den, design-rymden, brottmoder, kraftvägar i strukturer, modellering av förband, tapering, välvning och membrantillstånd, olinjära material, elastiskt-plastiska spänningscykler, wöhlerdiagram för produkter och material, fleraxlig hög- och lågcykelutmattning, kriterier för utmattning, strukturoptimering och topologioptimering, kontaktproblem och kontaktutmattning, slip och nötning, fretting. Lasttyper, instabiliteter och buckling, inverkan av stora deformationer på buckling. Produktkännedomens roll, restspänningar, spricktillväxt, fraktografi och haveriutredningar. Simulering, dynamik och beräkningsmetoder som är alternativ till FEM. Statistik, fördelningar, skattning, sampling med Monte Carlo metoden respektive Latin Hypercube sampling. Regressionsanalys, responsytor och surrogatmodellering, känsligheter och försöksplanering. Effekter. Probabilistisk design och sannolikhetsberäkningar för komplexa problem. Robusthet, kvalitetsbegreppet. Taguchis metod. Tillförlitlighetsteori inkl. FORM samt något om SORM. Tillförlitlighetsbaserad konstruktionsoptimering, teori och tillämpning. C:a 4 gästföreläsningar inom beräkningsdriven produktframtagning, speciellt inom optimering.

Hemuppgifter:

Omkring sex stycken konstruktionsuppgifter som löses med beräkningsteknik. De illustrerar olika delar av kursen som dimensionering, optimering och probabilistisk design.

Behörighet

Grundkurs i hållfasthetslära, t.ex. SE1010, SE1020 eller SE1055, samt FEM för ingenjörstillämpningar SE1025 eller motsvarande. Kursens upplägg förutsätter utöver detta att SE2132 Tillämpad elasticitet med FEM samt SE2126 Materialmekanik är väl bekanta.

Rekommenderade förkunskaper

SE1010, SE1020 eller SE1055 Hållfasthetslära grundkurs,
SE1025 FEM för ingenjörstillämpningar,
SE2126 Materialmekanik och
SE2132 Tillämpad elasticitet med FEM

Litteratur

Föreläsningsanteckningar.

Examination

  • HEM1 - Hemuppgifter, 3,0, betygsskala: P, F
  • PRO1 - Project, 6,0, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Examinator beslutar, i samråd med KTH:s samordnare för funktionsnedsättning (Funka), om eventuell anpassad examination för studenter med dokumenterad, varaktig funktionsnedsättning. Examinator får medge annan examinationsform vid omexamination av enstaka studenter.

Krav för slutbetyg

Godkända hemuppgifter och projekt.

Ges av

SCI/Hållfasthetslära

Examinator

Mårten Olsson <mart@kth.se>

Versionsinformation

Kursplan gäller från och med HT2019.
Examinationsinformation gäller från och med HT2019.