MASK2300 Structural Mechanics and Finite Element Analysis Course description

Studentene lærer teorien som ligger til grunn for analyse og design av maskinkonstruksjoner. Studentene lærer å bruke et beregningsverktøy for analyse av rammekonstruksjoner og et beregningsverktøy for analyse og design av 2D og 3D mekaniske systemer. De lærer også hvordan regelverket EC3 brukes. Emnet bygger på MAPE1300 Mekanikk, MAFE1000 Matematikk 1000 og MAPE2000 Matematikk 2000.

Ingen.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgende læringsutbytte, definert som kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studentene kan teorien som ligger til grunn for analyse og design av maskinkonstruksjoner.

Studentene har innsikt i og kan anvende følgende:

• matrisestatikk
• elementmetoden

Ferdigheter

Studenten:

• kan bruke et 3-D modelleringsverktøy for design av en bærende rammekonstruksjon.
• kan anvende et beregningsprogram for strukturanalyse og dimensjonere etter koden EC3.
• kan modellere et mekanisk system med 2D og 3D modeller ved bruk av et FEM verktøyet
• kan utføre styrkeberegninger og beregninger i bruksgrensetilstand ved hjelp av FEM verktøy
• kan utarbeide rapporter for presentasjon av analyseresultater.

Generell kompetanse

Studenten:

• kan gjennomføre en design og utføre strukturanalyse av en bærende rammekonstruksjon
• kan bygge opp modeller og utføre beregninger i et moderne 3D konstruksjonsverktøy
• kjenner arbeidsmetodikken ved gjennomføring av en større engineering oppgave
• kan samhandle og kommunisere med andre i en prosjektgruppe, og de kan dokumentere arbeidet

I fysikk vil det fokuseres på grunnleggende mekanikk (dvs. bevegelse, krefter, arbeid og energi) rettet spesielt mot energi og miljø-studenter. Emnet gir viktig grunnlagskunnskap for å kunne forstå oppbygningen av bygninger, virkemåte/design for tekniske installasjoner (f.eks. pumper og vifter i varme- og ventilasjonsanlegg) og vil danne en basis for senere emner i studiet. Undervises i høstsemesteret.

I kjemidelen gis det et grunnlag for å forstå viktige miljøkjemiske reaksjoner, som dannelse og nedbrytning av kjemiske stoffer (f.eks. forurensninger), forbrenningsreaksjoner og kjernekjemiske reaksjoner (f.eks. radonstråling og kjernekraft). Videre vil studentene får et grunnlag i miljøkjemi for å kunne vurdere helse- og miljøfarlige stoffer i og utenfor bygninger. Undervises i vårsemesteret. Kjemidelen av emnet bygger på emnet Energi, miljø og kjemi eller tilsvarende kjemikunnskap.

Ingen ut over opptakskrav.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgende læringsutbytte, definert som kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten kan

• gjøre rede for bevegelseslikningene.
• gjøre rede for Newtons lover, massesentersatsen og deres begrensninger.
• definere bevegelsesmengde og massesenter
• gjøre rede for definisjonene av arbeid, effekt og mekanisk energi.
• forklare innholdet i bevaringssatsene for bevegelsesmengde, mekanisk energi og spinn.
• gjøre rede for betingelsene for statisk likevekt
• forklare konsentrasjonsendringer som funksjon av tid ved hjelp av hastighetslover og identifisere nulte-, første- og andreordens reaksjoner
• beskrive kjernekjemiske reaksjoner som fisjon og fusjon
• forklare kinetikken ved nedbrytninger av radioaktivt stoff og halveringstider
• beskrive ulike typer stråling som a, b og g stråling og skadevirkning på biologisk vev
• grunnlaget for risikovurderinger av kjemikalier med hensyn på helse og miljø
• redegjøre for de viktigste forurensninger i vann og luft

Ferdigheter

Studenten kan

• beregne bevegelsen til en punktpartikkel ved hjelp av bevegelseslikninger, Newtons lover og relevante bevaringssatser.
• beregne bevegelsen til et utstrakt legeme, inkludert rotasjon.
• løse likevektproblem for stive legemer
• avgjøre reaksjonsordener ut ifra reaksjonshastigheter og stoffkonsentrasjoner samt beregne halveringstider for nedbrytning og dannelse av ozon (Chapmans syklus)
• sette opp enkle kjernekjemiske reaksjoner
• beregne aktivitet i radioaktive stoffer ut fra halveringstider og mengder
• beregne energigevinster ved kjernekjemiske reaksjoner
• vurdere ulike typer stråling og deres skadevirkning på biologisk vev
• beregne risikoen for helseeffekter av kjemikalier
• beregne konsentrasjoner i resipienter ut fra utslipp av kjemikalier

Generell kompetanse

Studenten kan

• reflektere over ulike løsningsstrategier for et konkret fysisk problem
• vurdere og tolke resultater fra analytiske og numeriske løsninger av et fysisk problem
• vurdere kvaliteten på eget og andres arbeid
• kommunisere faglig korrekt og presist
• utføre hastighetsberegninger for dannelse og nedbrytning av kjemiske komponenter i miljøet
• vurdere energiutbytte i kjernekjemiske reaksjoner og miljøaspekter ved radioaktivt avfall
• vurdere helse- og miljøfaren ved bruk av kjemikalier

Forelesninger og øvinger.

I fysikkforelesningene deltar studentene i problemløsning, diskusjoner og samarbeid, i tillegg til at fagstoff blir presentert.

Studentene gis også tilbud om "medstudentvurdering" i fysikkforelesningene. Her vil studentene vurdere hverandres arbeid og gi læringsfremmende tilbakemeldinger.

Innholdet i fysikk-øvingene omfatter øving i problemløsing, individuelt eller i samarbeid med andre. Faglærer er tilstede og gir hjelp og veiledning.

I kjemi utføres øvinger hvor lærer og studentassisten hjelper til

Følgende arbeidskrav er obligatorisk og må være godkjent for å fremstille seg til eksamen:

• Fire av fem innleveringer i kjemi.
• Det er ingen arbeidskrav i fysikkdelen av emnet.

Eksamen og sensorordning

Eksamensform:

1. Individuell skriftlig eksamen på tre timer som teller 50 prosent (høst).
2. Individuell skriftlig eksamen på tre timer som teller 50 prosent (vår).

Sensorordning: En intern sensor på hver eksamen. Ekstern sensor brukes jevnlig.

Eksamensresultat kan påklages.

Begge deleksamener må være vurdert til karakter E eller bedre for at studenten skal kunne få bestått emnet.

Ved eventuell ny og utsatt eksamen kan muntlig eksamensform bli benyttet. Hvis muntlig eksamen benyttes til ny og utsatt eksamen, kan eksamensresultat ikke påklages.

Hjelpemidler ved eksamen

1. Alle trykte og skrevne hjelpemidler, samt godkjent kalkulator fra liste.
2. Godkjent kalkulator fra liste. Dersom kalkulatoren har mulighet for lagring i internminnet skal minnet være slettet før eksamen. Stikkprøver kan foretas.

Vurderingsuttrykk

I forbindelse med avsluttende vurdering benyttes en karakterskala fra A til E for bestått (A er høyeste karakter og E er laveste) og F for ikke bestått.

Pensumliste

Lysebo, Marius (2016) Fysikk for ingeniørstudenter (kompendium, ligger på Fronter) (ca. 200 sider)

Brown, L. & Holme, T. (2015). Chemistry for Engineering Students . (3. utg.). Canada, Belmont: Brooks/Cole Cengage Learning (55 sider)

Masters, G. & Ela, W. (2008).Introduction to Environmental Engineering and Science (3. utg.). USA: Pearson Education (ca. 120 s.)

Totalt: 375 sider.

Med forbehold om endringer ved oppstart.

Støttelitteratur

Wolfson, R. (2016). Essential university physics , Volume 1. (3. utg.) New York: Pearson Education