Enkeltfag Engelsk 5 ECTS

Finite Element Metoder for lyd og svingninger

Overordnede kursusmål

Højtalere og mikrofoner er klassiske mekaniske komponenter, der er afhængige af samspillet mellem vibrationer og akustik. Moderne applikationer (Industri 4.0), herunder autonome IoT-enheder med energiharvesting af omgivende akustisk energi, virtuelle sensorer og nye MEMS-baserede mikrofoner og højttalere, er afhængige af ingeniører med en grundlæggende forståelse for vibrationsanalyse af komplekse strukturer og deres kobling til omgivelserne. Målet med dette kursus er at lære de studerende at bruge Finite Element Metoden (FEM) til at løse avancerede, multifysiske vibrationsproblemer, med særlig fokus på problemer, der involverer akustisk-mekanisk interaktion. Denne viden vil blive brugt til at opbygge komplekse finite element modeller til undersøgelse af vibrationsproblemer i mikroskala-komponenter, der involverer akustik ved hørbare frekvenser.

See course description in English

Benytte finite element metoden til at opstille numeriske modeller for vibrationsproblemer
Løse problemer med tvungne svingninger vha. direkte metoder, modal superposition og reduktionsmetoder
Redegøre for og implementere forskellige materiale modeller herunder dæmpningmodeller
Opstille og evaluere effekt-flow ligninger baseret på en finite element model
Beregne fordelingen af kinetisk, potentiel og dissiperet energi i vibrerende strukturer
Implementere absorberende randbetingelser for bølgeudbredelsesproblemer
Beregne energiflowet i vibrerende strukturer
Opstille finite element modeller for interaktionen mellem en vibrerende struktur og et akustisk medie
Implementere og løse egenværdiproblemer og tvungne vibrationsproblemer med akustisk interaktion
Opbygge komplekse finite element modeller til at løse akustisk-mekaniske interaktionsproblemer på mikroskala

Kurset fokuserer på teoretiske forelæsninger kombineret med computerøvelser i Comsol/Matlab til beregning af strukturelle vibrationer med og uden effekten af akustisk kobling. Tvungne svingninger analyseres vha. modal superposition og direkte metoder. Forskellige reduktionsmetoder analyseres. Forskellige materiale og dæmpnings-modeller betragtes og implementeres. Energibetragtninger opstilles og absorberende randbetingelser implementeres for simulering af bølgeudbredelse. Modeller der beskriver interaktionen med et akustisk medium opstilles og der udføres beregninger for egenværdiproblemer og tvungne svingninger. Komplekse finite element modeller for emner på mikroskala opbygges.

Forelæsninger og computerøvelser danner grundlag for to rapportafleveringer.

41560/41237/31270/62643/41525/41812, Grundlæggende viden om mekaniske vibrationer er forudsat. Kendskab til finite element teori og programmeringserfaring i matlab er en fordel.

Forelæsninger og computerøvelser