Kursplan

Kursplan för Avancerad finita element modellering av högtemperaturprocesser i metaller

Kursplan fastställd 2026-10-02 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

Engelskt namn:
Advanced finite element modeling of high-temperature metal processes
Kurskod:
TRA555
Omfattning:
2,5 Högskolepoäng
Ägare:
TRACKS
Utbildningsnivå:
Avancerad nivå
Institution:
TRACKS
Betygsskala:
TH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk

    Engelska

  • Anmälningskod

    97199

  • Max antal deltagare

    50 (minst 10% av platserna reserveras för utbytesstudenter)

  • Min. antal deltagare

    8

  • Sökbar för utbytesstudenter

    Ja

Poängfördelning

Modul
LP1
LP2
LP3
LP4
Sommar
Ej LP
Tentamensdatum
0126 Projekt 2,5 hp
Betygsskala: TH		 1,2 hp1,3 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för avancerad nivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från kravet

Särskild behörighet

Engelska 6
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från kravet

Kursspecifika förkunskaper

Förutom de allmänna förkunskaperna för att studera på avancerad nivå vid Chalmers, måste studenten säkerställa att nödvändiga kompetenser innehas eller inhämtas under kursens gång. Examinator formulerar och kontrollerar dessa kompetenser.

Studenten bör ha gedigna kunskaper om och praktisk erfarenhet av kommersiell finita element (FE) programvara. Studenter får själv välja den FE-programvara de vill använda, och kursen förutsätter att studenterna har erfarenhet av att köra FE-simuleringar och tolka resultaten. Studenten bör också ha grundläggande kunskaper i kontinuummekanik, termodynamik, metallurgi/materialvetenskap, numeriska metoder och programmering.

Kursen riktar sig till studenter med olika ämnesbakgrunder. Studenter förväntas ha tillräcklig kompetens inom sin egen ingenjörsdisciplin och genom att läsa denna kurs får fördjupade kunskaper från närliggande discipliner i syfte att lösa de termo-metallurgisk-mekaniska (TMM) problem som behandlas i kursen.

Syfte

Kursens syfte är att utgöra en plattform för att arbeta med och lösa utmaningsdrivna tvärvetenskapliga autentiska problem från olika delar av samhället såsom akademin, industri och offentlig sektor. Syftet är också att studenter från olika program arbetar tillsammans och tränar på att fungera effektivt i mångdisciplinära utvecklingsteam.

Kursen ger en plattform från vilken studenterna kan tillämpa avancerade FEM-metoder på komplexa, multifysik problem som rör starkt kopplade termometallurgiska och mekaniska fenomen vid högtemperaturprocesser i metaller, såsom svetsning, gjutning, additiv tillverkning och slipning.

Kursen syftar till att överbrygga kunskapsluckor mellan kontinuummekanik, termodynamik, metallurgi, numeriska metoder och beräkningsmekanik, vilket möjliggör för studenter med olika ingenjörsbakgrunder att utveckla en djupare förståelse för TMM-simuleringar.

Studenterna kommer att lära sig att använda olika lämpliga modelleringstekniker, materialbeskrivningar och simuleringsstrategier för metallprocesser vid höga temperaturer, samt att kritiskt bedöma möjligheterna och begränsningarna hos FEM-programvara och modeller.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

Generella lärandemål för Tracks-kurser
  • kritiskt och kreativt identifiera och/eller formulera avancerade arkitektoniska eller tekniska problem
  • bemästra problem med öppna lösningsrymder. Detta innefattar att kunna hantera osäkerheter och begränsad information
  • arbeta i tvärvetenskapliga grupper och samarbeta i grupper med olika sammansättningar
  • muntligt och skriftligt på engelska förklara och diskutera information, problem, metoder, processer samt lösningar som använts eller utvecklats
Kursspecifika lärandemål:
  • Välja och motivera lämpliga termiska, mekaniska, metallurgiska och materialmodeller, inklusive relevanta TMM-kopplingsstrategier, för högtemperaturprocesser i metaller.
  • Använda lämpliga FE-modeller för högtemperaturprocesser i metaller, inklusive relevanta fysikfenomen såsom värmeöverföring, temperaturberoende materialbeteende, plastisk deformation, fasomvandlingar, värmeutveckling, latent värme, mikrostrukturutveckling, restspänningar, deformation och materialaddering.
  • Utvärdera noggrannhet och prediktiva förmåga hos TMM FE-modeller genom att jämföra simuleringsresultat med experimentella data och analysera påverkan av modelleringsantaganden, materialparametrar, numeriska metoder och programvarubegränsningar.
  • Vid behov, utöka och anpassa FE-modeller med hjälp av att programmera användardefinierade subrutiner, samt kommunicera modelleringsmetoden, resultaten, begränsningarna och slutsatserna på ett tekniskt rigoröst sätt.

Innehåll

Du kommer att lära dig olika metoder att hantera FE simuleringar där termiska, mekaniska och metallurgiska fenomen samverkar. Framför allt kommer du att lära dig att välja lämpliga fysikaliska modeller, identifiera relevanta kopplingsmekanismer, hantera temperaturberoende materialbeteende och fasomvandlingar, undersöka restspänningar och deformationer, utvärdera modelleringsantaganden samt validera dina simuleringar mot experimentella data. Du kommer också att utforska möjligheterna och begränsningarna hos den FE programvara du använder, inklusive användning av användardefinierade subrutiner där så är lämpligt.

Ämnen som behandlas i kursen är värmeöverföring och värmeledning, plasticitet temperaturberoende materialegenskaper, fasomvandlingar, värmeutveckling och latent värme, mikrostrukturutveckling, restspänningar och deformationer samt materialtillförsel. Tillämpningarna omfattar svetsning, additiv tillverkning, gjutning och slipning i metall.

Studenterna får fritt välja den FE-programvara som är mest lämplig för deras yrke, erfarenheter och utmaningar. De kommer att utforska möjligheterna och begränsningarna hos den valda programvaran och, vid behov, använda enkel programmering av användardefinierade subrutiner. Dessutom uppmuntras studenterna att ta med egna tekniska problem, tillämpningar och modelleringsutmaningar till kursen. Dessa kan vara relaterade till deras tidigare studier, forskning eller industriella erfarenhet. Kursuppgifterna kan därför, där så är lämpligt, anpassas till studentens specifika ämnesbakgrund och behov.

Organisation

Generellt för alla Trackskurser:
Kursen drivs av ett lärarlag. Huvuddelen av kursen är ett utmaningsdrivet projekt. Utmaningen kan sträcka sig från att vara bred samhällelig till djup forskningsdriven. Projektuppgiften löses i grupp.

Projektarbetet kompletteras med undervisning och lärande av för projektet nödvändiga kompetenser. Projektgruppen har en projektspecifik examinator, handledare från Chalmers och beroende på projektuppgift, om tillämpligt, även externa bi-handledare.

Kursens upplägg:
Kursen sträcker sig över fem veckor, med en föreläsning och tillhörande projektuppgift varje vecka. Huvuddelen av kursen består av dessa veckouppgifter som successivt utvecklar studenternas förmåga att modellera och analysera kopplade TMM-fenomen i högtemperaturprocesser för metaller.

Projektarbetet innefattar jämförelser av simuleringsresultat med exempel för vilka det finns tillförlitliga empiriska, experimentella referensdata. Detta gör det möjligt för studenterna att bedöma sina modellers förutsägbarhet och begränsningar.

Litteratur

Studenterna kommer att förses med relevant kurslitteratur inför varje föreläsning. Lärarteamet kommer att hjälpa studenterna att hitta och skaffa ytterligare relevant vetenskaplig och teknisk litteratur utifrån behoven i deras individuella projekt. Med stöd från lärarteamet kommer studenterna att utveckla förmågan att identifiera och skaffa relevant litteratur under hela projektets gång.

Examination inklusive obligatoriska moment

Examinationen består av en veckovisa obligatoriska individuella eller gruppuppgifter samt en avslutande presentation av studenternas arbete. Uppgifterna kräver att studenten formulerar, utvecklar, genomför, analyserar och kritiskt utvärderar FE-simuleringar som rör TMM-processer. Alla obligatoriska uppgifter och den avslutande presentationen måste genomföras på ett tillfredsställande sätt för att studenten ska få godkänt betyg.

Den avslutande presentationen ger studenterna möjlighet att visa upp och förklara utvecklingen och utvärderingen av sitt arbete, samt att lära av varandras erfarenheter och knyta kontakter för framtida samarbeten.

Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om riktat pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.