Faglig innhold

Forskyvningsmetoden: diskretisering, frihetsgrader, elementer og system, stivhetsmatrise og lastvektor.
Elementanalysen: stav- og bjelkeelement; sterk og svak form; antatte forskyvningsformer (funksjoner), direkte og indirekte interpolasjon; elementets stivhetsmatrise og konsistent lastvektor (inkl. temperatur); skjærdeformasjoner; transformasjoner; vilkårlige tverrsnitt og eksentrisiteter.
Systemanalysen: oppbygging av stivhets- og lastmatrise; randbetingelser og reaksjonskrefter; lagringsformer og ligningsløsning; statisk kondensering.
2. ordens teori: differensialligning for bjelke med aksialkraft; Eulerknekning og knekklengder; geometrisk stivhet og løsning av egenverdiproblemet; knekning av rammer.
Bruk av programmer; modellering og kontroll.

Læringsutbytte

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

Konstruksjonsmekanikk - Beregningsmetoder har følgende læringsmål:

Kunnskaper:
- Forskyvningsmetoden, herunder konsepter som frihetsgrader og stivhetsmatrise
- Sentrale elementmetode-konsepter: Element, konnektivitetsmatrise, etablering av stivhetsrelasjon på systemnivå, håndtering av belastning og randbetingelser
- Oppbygging og bruk av et rammeprogram (f.eks Focus konstruksjon)
- Direkte og indirekte interpolasjon som grunnlag for elementmetoden
- Geometrisk ikke-linearitet, herunder bjelke med aksialkraft og knekning
- Hvordan 2. ordens teori kan implementeres (geometrisk stivhetsmatrise)
- Influenslinje-konseptet.

Ferdigheter:
- Velge hensiktsmessige frihetsgrader og etablere stivhetsmatrise for håndregning
- Regne ut responsen i en konstruksjon ved bruk av forskyvningsmetoden (matrisestatikk)
- Utlede stivhetsrelasjon for stav- og bjelkeelementer med utgangspunkt i både likevektsbetraktninger og differensialligning
- Gjøre enkle 2. ordens deformasjonsberegninger eller knekningsberegninger
- Bruke influenslinjer til å bestemme responsen i en konstruksjon
- Bruke et rammeprogram til å løse ulike statiske problemer på en kvalifisert måte.

Generell kompetanse:
- Forskyvningsmetoden
- Elementmetoden for staver og bjelker
- Det metodemessige grunnlaget for programstyrte beregninger
- Forskjell på beregning etter 1. og 2. ordens teori
- Knekning – fenomenologi og matematisk beskrivelse.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, regneøvinger og dataøvinger. Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Obligatoriske aktiviteter

• Regneøvinger og dataøvinger

Anbefalte forkunnskaper

Emnet forutsetter TKT4122 Mekanikk 2 og TMA4110/TMA4115 Matematikk 3. TKT4124 Mekanikk 3 anbefales sterkt.

Kursmateriell

Oppgis ved semesterstart.