Faglig innhold

Emnet fokuserer på anvendelse av elementmetoden for å løse problemstillinger innen geoteknikk/porøse medier - deformasjoner, strømning (av vann) og koblede problem (konsolidering). Emnet gir en innføring i hvordan man kan finne analytiske løsninger for bruddkapasitet fra plastisitetsteori (plastiske spenningsfelter, grunnelementer og kombinasjoner av disse). Det gis grunnlag for å beskrive materialoppførsel med elastisitet og elastoplastisitet som rammeverk (Tresca, Coulomb).

Læringsutbytte

Kunnskaper:

Kandidaten må ha kunnskap om:

• Jordens styrke uttrykt ved totale og effektive spenninger
• Spenningsfelt basert på plastisitetsteori
• Konstitutive relasjoner for jordens oppførsel (stivhet og ledningsevne)
• Nøkkelbegreper innen den endelige elementmetoden (FEM) anvendt på porøse medier (jord)
• Deformasjon av jord
• Strømning i jord, inkludert koblede problemer
• Digitale verktøy og programmeringsspråk som Python for modellering og analyse
• Bruk av numeriske metoder og simuleringsverktøy for geotekniske problemstillinger

Ferdigheter:

Kandidaten kan:

• Beregne kapasiteten til enkle problemer basert på plastisitetsteori
• Bruke Python til å implementere løsninger for enkle problemer med den endelige elementmetoden
• Bruke analytiske løsninger for å verifisere veldefinerte numeriske analyser
• Utvikle og bruke digitale modeller for å simulere jordens oppførsel under ulike belastninger
• Benytte relevante biblioteker og verktøy for beregninger og visualisering

Generell kompetanse:

Kandidaten kan:

• Forstå grunnlaget for den endelige elementmetoden for flerfysikkproblemer i porøse medier (jord)
• Forstå beregningsprosessen i FEM-analyser
• Vurdere og anvende digitale verktøy og metoder for å løse komplekse geotekniske problemstillinger
• Kommunisere resultater fra numeriske analyser på en klar og strukturert måte, inkludert bruk av digitale visualiseringer
• Reflektere over kvaliteten og påliteligheten til digitale modeller og simuleringer

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger og øvinger med veiledning.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger

Anbefalte forkunnskaper

Konstruksjonsmekanikk, avansert matematikk for ingeniører og grunnleggende geoteknikk.

Kursmateriell

Forelesningsnotater gitt av geoteknikk NTNU.