Faglig innhold

Prinsippet om virtuelt arbeid: Virtuelt arbeid for stive legemer, flyteledd, plastisk kapasitet for rammer.

Forskyvningsmetoden: Frihetsgrader, stivhetsmatrise, lastvektor.

Elementmetoden: Diskretisering, stav- og bjelkeelement, interpolasjon, stivhetsmatrise og konsistent lastvektor på element- og systemnivå, randbetingelser og reaksjonskrefter, lagringsformer, ligningsløsning.

2. ordens teori: Differensialligning for bjelke med aksialkraft, geometrisk stivhet, knekning av rammer.

Bruk av programmer, modellering, kontroll av resultater.

Læringsutbytte

Mekanikk 3 er det første mekanikk-emnet på Institutt for konstruksjonsteknikk som eksponerer studentene for numeriske verktøy for konstruksjonsberegninger. Emnet omhandler fagverk og rammer, og gir en introduksjon til forskyvningsmetoden og elementmetoden for statiske styrkeberegninger. Gjennom øvingsopplegget skal studentene bli kvalifiserte brukere av typiske programverktøy for denne type beregninger.

Mekanikk 3 har følgende læringsmål:

Kunnskaper: Kandidaten skal kunne redegjøre for grunnleggende teori for ramme- og fagverkskonstruksjoner, og forklare hvordan analytiske og numeriske metoder brukes i analysen slike problemer.

Ferdigheter: Kandidaten skal kunne utføre styrkeanalyser av ramme- og fagverkskonstruksjoner med elementmetoden, og kunne kontrollere resultatene ved analytiske betraktninger, f.eks. forskyvningsmetoden.

Generell kompetanse: Kandidaten skal kunne redegjøre for og kritisk diskutere bruken av elementmetoden i analyse av konstruksjoner.

Digital kompetanse: Kvalifisert bruk av rammeprogram - modellering, 1. og 2. ordens analyse, tolkning av resultater. Programmering i Python - matriseoperasjoner, elementmetoden.

Bærekraftskompetanse: Emnet bidrar til å gi studentene et grunnlag for å designe sikre og økonomiske konstruksjoner. Eksempler på regnemetoder som gir økt utnyttelse av materialene brukes i regneøvinger og i en labøving. Dermed skapes forståelse for at det finnes mer nøyaktige beregningsmetoder som kan brukes i dimensjonering, som tilltater høyere utnyttelse av konstruksjonene. Dette vil ha en direkte innvirkning på reduksjon i CO2-produksjon ved at man trenger mindre materiale for å oppnå tilstrekkelig kapasitet.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, regneøvinger og dataøvinger.

Obligatoriske aktiviteter

• Regneøvinger og dataøvinger

Anbefalte forkunnskaper

Emnet forutsetter TKT4122/TKT4123 Mekanikk 2 og TMA4110/TMA4115 Matematikk 3, eller tilsvarende kunnskaper.

Kursmateriell

Kolbein Bell: Matrisestatikk - Statiske beregninger av rammekonstruksjoner, Fagbokforlaget.

Forelesningsnotater.

Studiepoengreduksjon