Faglig innhold

Vektreduksjon av komponenter og konstruksjoner blir stadig viktigere for mange bransjer der energieffektivitet kombinert med lav vekt og minimalt materialforbruk er nøkkelfaktorer for suksess. Konstruksjoner optimalisert for lav vekt introduserer flere utfordringer: Ytelse i kontekst av sikkerhet, pålitelighet og holdbarhet må fortsatt opprettholdes, mens design og analyse av slike strukturer har en tendens til å bli stadig mer krevende. Lettvekt design er ofte forbundet med utstrakt bruk av komposittmaterialer og laminerte strukturer, noe som øker kompleksiteten i design og analyseprosessen. En stor del av emnet er derfor fokusert på fiberkomposittmaterialer samt laminater og sandwichstrukturer, inkludert: Fysiske, mekaniske, termiske og kjemiske egenskaper til herdeplast, termoplast og vanlige fibre som glass, karbon og aramid samt kjernematerialer for sandwichstrukturer, teori og anvendelser av materialmodeller for anisotrop oppførsel, laminatteori og dens anvendelser inkludert laminatoptimaliseringsmetoder, svikt- og skademekanismer og metoder for prediksjon av svikt, sviktkriterier, skadeanalyse og vanlige testmetoder for kompositter. Mer generiske aspekter ved design og analyse inkluderer: Analytiske løsninger og estimater for enkle konstruksjonselement som plater, bjelker og rør, designprinsipper for lette komposittstrukturer, finite element modellering og analyse av komposittstrukturer der målet er optimalisering med hensyn til lav vekt , sammenligning av komposittdesignløsninger med andre løsninger som bruker relevante metaller for lettvektsdesign, strukturell interaksjon og metall til komposittforbindelser, materialvalg og produksjonsmetoder. Beregningsmetoder og numeriske løsninger ved bruk av enkel koding vektlegges for de fleste tema, støttet av en omfattende samling eksempler, prosedyrer og funksjoner skrevet i Python.

Læringsutbytte

Kunnskap: Kandidaten har spesialisert kunnskap om komposittmaterialer og komposittmaterialers anvendelser i lettvekt design, kan prinsipper for lettvekt design og konstruksjon inkludert grunnleggende relasjoner, analysemetoder, materialvalg og produksjonsmetoder.

Ferdigheter: Kandidaten kan gjøre grunnleggende prosjektering og optimalisering av lettvekt komponenter og produkter laget av komposittmaterialer og relevante metallegeringer. Kandidaten kan gjøre preliminære materialvalg, evaluere materialer, gjøre enkel last-deformasjonsanalyser samt sviktanalyse ved anvendelse av grunnleggende relasjoner for materialer og strukturer og er i stand til å gjennomføre enkle FE-analyser av komposittstrukturer. Kandidaten kan foreslå samt evaluere forslag til relevante produksjonsmetoder.

Generell kompetanse: Kandidaten kan formidle teknologiske aspekt knyttet til lettvekt design ved bruk av komposittmaterialer og kan vurdere gjennomførbarheten av foreslåtte løsninger. Kandidaten er bevisst på muligheter, begrensninger og utfordringer knyttet til lettvekt design og komposittmaterialer.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, øvinger, forsøk, demonstrasjoner og prosjektarbeid. Prosjektgrupper for prosjektarbeider etableres ved semesterstart. Undervisningen gis på engelsk. Siden undervisningen gis på engelsk gis eksamensoppgavene kun på engelsk. Studentens besvarelse kan være på norsk eller engelsk.

Anbefalte forkunnskaper

TKT4116 Mekanikk 1 eller tilsvarende, TKT4122 Mekanikk 2 eller tilsvarende.

Forkunnskapskrav

Grunnleggende emne i materialteknologi.

Kursmateriell

https://folk.ntnu.no/nilspv/TMM4175/

Studiepoengreduksjon