Eindige-elementenmethode (4529)
  
Coördinerend verantwoordelijke :Prof. dr. ir. Elke DECKERS 
  
Lid van het onderwijsteam :ing. Kristof STEIJVERS 
 ing. Mathijs GORIS 

Onderwijstaal : Nederlands
Studiepunten: 4,0
  
Periode: semester 1 (4sp)
  
2de Examenkans1: Ja
  
Eindcijfer2: Numeriek
 
Examencontract: niet mogelijk
 
Volgtijdelijkheid
 
   Adviserende volgtijdelijkheid op niveau van de opleidingsonderdelen
 
 
Groep 1
 
  Volgende opleidingsonderdelen worden geadviseerd ook opgenomen te zijn in uw studieprogramma tot op heden.
    Sterkteleer (5551) 5.0 stptn
 
Of groep 2
 
  Volgende opleidingsonderdelen worden geadviseerd ook opgenomen te zijn in uw studieprogramma tot op heden.
    Sterkteleer schakel (4726) 3.0 stptn
 

Begincompetenties

Sterkteleer:

  • Dynamica van starre lichamen in het vlak
  • Wetten van Newton voor starre lichamen
  • Arbeid en energie voor starre lichamen
  • Stoot en impuls voor starre lichamen
  • Statica

Wiskunde:

  • Matrixrekenen
  • Differentialen/Integralen


Inhoud

Algemene omschrijving:In dit vak wordt ingegaan op de onderliggend theorie en toepassingen van de Eindige-elementenmethode. De methode wordt ook gepositioneeerd t.o.v. andere numerieke oplossingsstrategieën. De verschillende fases bij een eindige-elementenanalyse worden doorlopen: preprocessing, processing en postprocessing.

Inhoud hoorcolleges:

  • Inleiding
  • EEM - preprocessing:
    • Vrijheidsgraden, knopen, elementen en vormfuncties
    • Meshgeneratie en -verfijning
    • Randvoorwaarden
  • EEM - processing
    • 1D elementen - directe methode
    • 1D/2D/3D elementen: de energiemethode
    • 1D elementen: de gewogen residu-formulering
    • RBE-elementen/gluing/niet-lineaire methods
  • EEM - postprocessing
    • Postprocessing van veldveranderlijke
    • Verificatie
    • Validatie
    • Valorizatie
  • Niet-lineaire analyse
  • (Thermische analyse)
  • (Dynamische analyse)

Inhoud labo's (dit is de inhoud van academiejaar 2023-2024 - er kunnen lichte wijzigingen toegepast worden op de volgorde en/of inhoud):

  • Zitting 1: Cantilever beam
  • Zitting 2: Shaft with groove
  • Zitting 3: Frame
  • Zitting 4: Torsion
  • Zitting 5: Curved tube
  • Zitting 6: 2D stress concentrations
  • Zitting 7: Werken aan taak
  • Zitting 8: Topologieoptimalisatie


Organisatie- / Werkvormen
Organisatievormen  
Hoorcollege ✔  
Werkzittingen ✔  
Werkvormen  
Casestudy ✔  
Oefeningen ✔  
Verslag ✔  


Evaluatie

Semester 1 (4,00sp)

Evaluatievorm
Schriftelijke evaluatie tijdens onderwijsperiode25 %
Behoud van deelcijfer in academiejaar✔
Voorwaarde behoud van deelcijfer in academiejaarBij 10 of meer op 20
Casus✔
Verslag✔
Schriftelijk examen75 %
Gesloten-boek✔
Open vragen✔

Tweede examenkans

Evaluatievorm tweede examenkans verschillend van eerste examenkans
Neen
 

Verplicht studiemateriaal
 

Multimediamateriaal en teksten (Blackboard Ultra).

De software Siemens NX wordt tijdens de labozittingen gebruikt. Deze dient op de eigen laptop geïnstalleerd te worden (via KU Leuven account). Deze software is niet betalend. Informatie over hoe deze software te installeren, is beschikbaar op Blackboard Ultra.
 

Aanbevolen literatuur
  Finite Element Modeling for Stress Analysis,Robert D. Cook,John Wiley and Sons,0471107743
 

Opmerkingen
 

Relatie met werkveld: In de praktijk wordt de eindige-elementenmethode meer en meer een standaard rekenhulpmiddel voor complexe ontwerpen (als afzonderlijk pakket of geïntegreerd in het CAD/CAM systeem).

Relatie met onderzoek: Hoewel de eindige-elementenmethode voor verschillende toepassingen op punt staat, wordt veel onderzoek gedaan naar het uitbreiden van de toepassingsmogelijkheden ervan.


Eindcompetenties
Educatieve master in de wetenschappen en technologie
  •  EC 

    • 5.2. De educatieve master is een domeinexpert ENG & TECH: de EM heeft een gespecialiseerde kennis van en inzicht in de verworven vakdidactieken en kan deze creatief concipiëren, plannen en uitvoeren in een educatieve context en in het bijzonder als geïntegreerd deel van een methodologisch en projectmatig geordende reeks van handelingen binnen een multidisciplinair STEM project met een belangrijke onderzoeks en/of innovatiecomponent.

  •  EC 

    • 5.3 De educatieve master is een domeinexpert ENG & TECH: de EM heeft gevorderde of gespecialiseerde kennis van en inzicht in de principes, opbouw en gebruikte technologieën van diverse industriële processen en technieken relevant voor de specifieke vakdidactieken en kan hierin complexe, multidisciplinaire, niet-vertrouwde, praktijkgerichte ontwerp- of optimalisatieproblemen autonoom herkennen, kritisch analyseren en methodisch en gefundeerd oplossen met oog voor de toepassing, selectie van materialen, automatisatie, veiligheid, milieu en duurzaamheid, bewust van praktische beperkingen en met aandacht voor de actuele technologische ontwikkelingen.

 
master in de industriële wetenschappen: elektromechanica
  •  EC 

    • EC1 - De Master in de industriële wetenschappen: elektromechanica kan in eigen professioneel denken en handelen -- met een gepaste ingenieursattitude en met continue aandacht voor de eigen vorming -- adequaat communiceren, effectief samenwerken, en rekening houden met de duurzame, economische, ethische, maatschappelijke en/of internationale context en is zich hierbij bewust van de impact op de omgeving.

     
  •  DC 

    • DC-M8 - De student kan kennis en vaardigheden kritisch evalueren om op basis hiervan eigen denken en handelen bij te sturen. ( kritisch reflecteren)

      
  •  BC 
    		• De student is zich bewust van de mogelijke fouten bij toepassing van de methode en kan deze herkennen en vermijden.

    De student kan de verschillende oplossingen bekomen met verschillende elementtypes kritisch evalueren
     
  •  DC 

    • DC-M11 - De student handelt maatschappelijk verantwoord en binnen een internationaal kader. (internationaal gericht en maatschappelijk verantwoord handelen)

      
  •  BC 
    		• De student gebruikt een Engelstalig handboek en kan informatie opzoeken in vakliteratuur.
     
  •  DC 

    • DC-M12 - De student geeft blijkt van een gepaste ingenieursattitude. (ingenieursattitude)

      
  •  BC 
    		• De student is zich bewust van de beperkingen van simulaties en simulatieresultaten en kan bekomen resultaten kritisch beoordelen.
  •  EC 

    • EC5 - De Master in de industriële wetenschappen: elektromechanica heeft gespecialiseerde kennis van en inzicht in principes en toepassingen binnen de domeinen materiaalkunde, productie  en mechanisch ontwerp of het domein automatisering en kan hierin niet- vertrouwde, complexe ontwerp- of optimalisatieproblemen autonoom herkennen, kritisch analyseren, en methodisch en gefundeerd oplossen met oog voor dataverwerving en implementatie en met behulp van numerieke simulatietechnieken of geavanceerde tools, bewust van mogelijke fouten, praktische beperkingen en met aandacht voor de actuele technologische ontwikkelingen. 

     
  •  DC 

    • DC-M1 - De student heeft kennis van de basisbegrippen, structuur en samenhang. (kennis bezitten)

      
  •  BC 
    		• De student kan bondig de basiswetten die aan de grondslag van FEM liggen weergeven

    De student kan het verschil tussen d e verschillende gebruikte elementen aangeven.
     
  •  DC 

    • DC-M2 - De student heeft inzicht in de basisbegrippen en methodes. (begrijpen)

      
  •  BC 
    		• De student kan een verklaring geven voor de gevolgen van de verschillen tussen de verschillende elementen.

    De student b egrijpt het verband tussen de theoretische achtergrond van de eindige-elementenmethode en de gevolgen ervan voor het gebruik van een eindige-elementenpakket.
     
  •  DC 

    • DC-M5 - De student kan problemen analyseren, logisch structureren en interpreteren. (analyseren)

      
  •  BC 
    		• De student kan simulaties uitvoeren in een (nieuw) eindige-elementenpakket en kent de verschillende stappen en werkwijzen.
     
  •  DC 

    • DC-M6 - De student kan methodes selecteren en gefundeerde keuzes maken om problemen op te lossen of oplossingen te ontwerpen. (oplossen en ontwerpen)

      
  •  BC 
    		• De student kan de structuur en de opeenvolgende stappen bij FEM aangeven en telkens de mogelijke (noodzakelijke) eigen inbreng a angeven in die stap.

    De student kan deze procedure toepassen voor het oplossen van een gegeven probleem.
     
  •  DC 

    • DC-M7 - De student kan geselecteerde methodes en hulpmiddelen aanwenden om oplossingen en ontwerpen te implementeren. (implementeren en operationaliseren)

      
  •  BC 
    		• De student kan een gegeven belastingprobleem met behulp van de eindige-elementen-methode simuleren.
     
  •  DC 

    • DC-M8 - De student kan kennis en vaardigheden kritisch evalueren om op basis hiervan eigen denken en handelen bij te sturen. ( kritisch reflecteren)

      
  •  BC 
    		• De student is zich bewust van de mogelijke fouten bij toepassing van de methode en kan deze herkennen en vermijden.

    De student kan de verschillende oplossingen bekomen met verschillende elementtypes kritisch evalueren.
 
  EC = eindcompetenties      DC = deelcompetenties      BC = beoordelingscriteria  
Aangeboden inTolerantie3
Educatieve master in de wetenschappen en technologie - keuze voor vakdidactiek engineering & technology J
master in de industriële wetenschappen: elektromechanica J



1   Onderwijs-, examen- en rechtspositieregeling art. 12.2, lid 2.
2   Onderwijs-, examen- en rechtspositieregeling art. 15.1, lid 3.
3   Onderwijs-, examen- en rechtspositieregeling art. 16.9, lid 2.