Το μάθημα αποσκοπεί στην κατανόηση των βασικών αρχών της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων και την εφαρμογή τους στην επίλυση πρακτικών προβλημάτων. Επίσης το μάθημα στοχεύει στην ανάπτυξη της ικανότητας εκπόνησης τρισδιάστατων κατασκευαστικών σχεδίων με την χρήση προγραμμάτων CAD (SolidWorks) καθώς και στην εκμάθηση της χρήσης λογισμικών ηλεκτρονικού υπολογιστή (ANSYS) για την επίλυση προβλημάτων στατικής και δυναμικής των κατασκευών εστιάζοντας σε εφαρμογές οχημάτων.
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ
Εισαγωγή στη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων: διακριτά και συνεχή συστήματα, στάδια επίλυσης, βαθμοί ελευθερίας, εξισώσεις ισορροπίας, μέθοδος των μετατοπίσεων, μητρωϊκή ανάλυση κατασκευών, κατάστρωση ολικών μητρώων, συνοριακές συνθήκες, διανύσματα φόρτισης, αρχή της ελάχιστης ολικής δυναμικής ενέργειας, μέθοδος Galerkin.
Ανάλυση μονοδιάστατων προβλημάτων: γραμμικά, δευτεροβάθμια και τριτοβάθμια στοιχειά, συναρτήσεις μορφής, τοπικό και γενικό σύστημα συντεταγμένων, αξονικό, στρεπτικό και καμπτικό πεπερασμένο στοιχείο, μητρώο στιβαρότητας, διανύσματα φόρτισης, μετασχηματισμός συντεταγμένων, δικτυώματα, πλαίσια.
Ανάλυση δισδιάστατων προβλημάτων: τριγωνικά και τετράπλευρα στοιχεία, μεμβράνη,πλάκα, κέλυφος, υπολογισμός τάσεων και παραμορφώσεων, ισοπαραμετρικά στοιχεία.
Τρισδιάστατα πεπερασμένα στοιχεία: τετράεδρο πεπερασμένο στοιχείο,ανάλυση τάσεων και παραμορφώσεων,εξάεδρα στοιχεία, μητρώο στιβαρότητας και διανύσματα φόρτισης, τρισδιάστατα προβλήματα μηχανικής στερεών σωμάτων.
Δυναμική ανάλυση κατασκευών: εξισώσεις κινήσεις πεπερασμένων στοιχείων, μητρώο μάζας, υπολογισμός ιδιοσυχνοτήτων και ιδιομορφών, συνεπές και διακριτό μητρώο μάζας.
Επίλυση προβλημάτων χρησιμοποιώντας λογισμικό ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων (ANSYS): Επισκόπηση του προγράμματος, δημιουργία του μοντέλου (αυτόματη παραλαβή γεωμετρικών δεδομένων από προγράμματα CAD, δημιουργία πλέγματος, επιλογή στοιχείων και χαρακτηριστικά του υλικού, εισαγωγή εξωτερικών φορτιών και συνοριακών συνθηκών), επίλυση, χρήση τελικού επεξεργαστή για την άντληση των αποτελεσμάτων της ανάλυσης, έλεγχος και αξιολόγηση των αποτελεσμάτων, επίλυση προβλημάτων μηχανικής των παραμορφωσίμων σωμάτων με έμφαση σε εφαρμογές οχημάτων.