TENTAMEN I FINIT ELEMENTMETOD MHA APRIL 2016

Relevanta dokument
TENTAMEN I FINIT ELEMENTMETOD MHA AUGUSTI 2017

TENTAMEN I FINIT ELEMENTMETOD MHA AUGUSTI 2018

TENTAMEN I FINIT ELEMENTMETOD MHA JANUARI 2018

TENTAMEN I FINIT ELEMENTMETOD MHA JANUARI 2017

TENTAMEN I FINIT ELEMENTMETOD MHA AUGUSTI 2016

LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER AV FÖRSTA ORDNINGEN

TENTAMEN I FINIT ELEMENTMETOD MHA APRIL 2018

Tentamen i FEM för ingenjörstillämpningar (SE1025) den 3 juni 2010 kl

Kurs: HF1903 Matematik 1, Moment TEN2 (Analys) Datum: 21 augusti 2015 Skrivtid 8:15 12:15. Examinator: Armin Halilovic Undervisande lärare: Elias Said

Kontinuerliga fördelningar. b), dvs. b ). Om vi låter a b. 1 av 12

4.1 Förskjutning Töjning

Undervisande lärare: Fredrik Bergholm, Elias Said, Jonas Stenholm Examinator: Armin Halilovic

Tentamen TMV210 Inledande Diskret Matematik, D1/DI2

TENTAMEN Kurs: HF1903 Matematik 1, moment TEN2 (analys) Datum: 22 dec 2016 Skrivtid 8:00-12:00

Om i en differentialekvation saknas y, dvs om DE har formen F ( x, . Ekvationen z ) 0. Med andra ord får vi en ekvation av ordning (n 1).

24 poäng. betyget Fx. framgår av. av papperet. varje blad.

Tentamen i Matematik 1 HF1901 (6H2901) 8 juni 2009 Tid:

2. Bestäm en ON-bas i det linjära underrummet [1 + x, 1 x] till P 2 utrustat med skalärprodukten

1 (3k 2)(3k + 1) k=1. 3k 2 + B 3k(A + B)+A 2B =1. A = B 3A =1. 3 (3k 2) 1. k=1 = 1. k=1. = (3k + 1) (n 1) 2 1

4.1 Förskjutning Töjning

SEPARABLA DIFFERENTIALEKVATIONER

Kontrollskrivning Introduktionskurs i Matematik HF0009 Datum: 25 aug Uppgift 1. (1p) Förenkla följande uttryck så långt som möjligt:

spänner upp ett underrum U till R 4. Bestäm alla par av tal (r, s) för vilka vektorn (r 3, 1 r, 3, 22 3r + s) tillhör U. Bestäm även en bas i U.

TENTAMEN I MATEMATIK MED MATEMATISK STATISTIK HF1004 TEN

TNA003 Analys I Lösningsskisser, d.v.s. ej nödvändigtvis fullständiga lösningar, till vissa uppgifter kap P4.

Räkneövning i Termodynamik och statistisk fysik

TENTAMEN Kurs: HF1903 Matematik 1, Moment: TEN2 (analys) Datum: Lördag, 9 jan 2016 Skrivtid 13:00-17:00

Tentamen i SG1140 Mekanik II, Inga hjälpmedel förutom: papper, penna, linjal, passare. Lycka till!

KONTINUERLIGA STOKASTISKA VARIABLER ( Allmänt om kontinuerliga s.v.)

Lösningar till ( ) = = sin x = VL. VSV. 1 (2p) Lös fullständigt ekvationen. arcsin( Lösning: x x. . (2p)

(x y) 2 e x2 y 2 da, D. där D är den triangelskiva som har sina hörn i punkterna (0, 0), (0, 2) och (2, 0). dx + y 3 e y dy,

1. Låt M, +,,, 0, 1 vara en Boolesk algebra och x,

Institutionen för teknisk mekanik, Chalmers tekniska högskola TENTAMEN I FINIT ELEMENTMETOD (M3) MHA MARS 2002

Tentamen 2008_03_10. Tentamen Del 1

NÅGRA OFTA FÖREKOMMANDE KONTINUERLIGA FÖRDELNINGAR. Fördelningsfunk. t 2

Epipolärgeometri och den fundamentala matrisen. Epipolarlinje. Epipoler. Exempel. vara dess avbildning i två bilder genom

Vid tentamen måste varje student legitimera sig (fotolegitimation). Om så inte sker kommer skrivningen inte att rättas.

HOMOGENA LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER MED KONSTANTA KOEFFICIENTER

Tryckkärl (ej eldberörda) Unfired pressure vessels

Tentamen 1 i Matematik 1, HF sep 2017, kl. 9:00-13:00

Uppgift 1. (4p) (Student som är godkänd på KS1 hoppar över uppgift 1.) b) Bestäm volymen av parallellepipeden som spänns upp av vektorerna

arctan x tan x cot x dx dz dx arcsin x x 1 ln x 1 log DERIVERINGSREGLER och några geometriska tillämpningar

ATLAS-experimentet på CERN (web-kamera idag på morgonen) 5A1247, modern fysik, VT2007, KTH

ICKE-HOMOGENA LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER MED KONSTANTA KOEFFICIENTER, ENKLA HÖGERLED

Slumpjusterat nyckeltal för noggrannhet vid timmerklassningen

Lektionsuppgifter i regressionsanalys

TEORETISKT PROBLEM 3 VARFÖR ÄR STJÄRNOR SÅ STORA?

Algebra och geometri 5B Matlablaboration

Robin Ekman och Axel Torshage. Hjälpmedel: Miniräknare

i) exakt en lösning ii) oändligt många lösningar iii) ingen lösning.

Matematisk statistik

TSRT62 Modellbygge & Simulering

Hittills på kursen: E = hf. Relativitetsteori. vx 2. Lorentztransformationen. Relativistiskt dopplerskift (Rödförskjutning då källa avlägsnar sig)

Del 1 Teoridel utan hjälpmedel

Tentamen i Kemisk termodynamik kl 8-13

Föreläsning 5 och 6 Krafter; stark, elektromagnetisk, svag. Kraftförening

ANALYS AV DITT BETEENDE - DIREKTIV

Räkneövningar populationsstruktur, inavel, effektiv populationsstorlek, pedigree-analys - med svar

Revisionsrapport Hylte kommun. Granskning av överförmyndarverksamheten

Umeå Universitet Institutionen för fysik Daniel Eriksson/Leif Hassmyr. Bestämning av e/m e

Knagge. Knaggarna tillverkas av 2,0 ± 0,13 mm galvaniserad stålplåt och har 5 mm hål för montering med ankarspik eller ankarskruv.

ICKE-HOMOGENA LINJÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER MED KONSTANTA KOEFFICIENTER, ENKLA HÖGERLED

6.14 Triangelelement (CST Constant Strain Triangle)

DEMONSTRATION TRANSFORMATORN I. Magnetisering med elström Magnetfältet kring en spole Kraftverkan mellan spolar Bränna spik Jacobs stege

Tentamen i SG1140 Mekanik II, Hjälpmedel: Papper, penna, linjal. Lycka till! Problem

där a och b är koefficienter som är större än noll. Här betecknar i t

247 Hemsjukvårdsinsats för boende i annan kommun

Tentamen i Linjär algebra , 8 13.

Föreläsning 1. Metall: joner + gas av klassiska elektroner =1/ ! E = J U = RI = A L R E = J = I/A. 1 2 mv2 th = 3 2 kt. Likafördelningslagen:

11. Egenvärden och egenvektorer

Revisionsrapport 7/2010. Åstorps kommun. Granskning av intern kontroll

6.14 Triangelelement (CST Constant Strain Triangle)

Revisionsrapport 2/2010. Åstorps kommun. Granskning av lönekontorets utbetalningsrutiner

TENTAMEN I FINIT ELEMENTMETOD MHA JANUARI 2016

Lösningsförslag: Tentamen i Modern Fysik, 5A1246,

TRAFIKUTREDNING SILBODALSKOLAN. Tillhör detaljplan för Silbodalskolan Årjängs kommun. Upprättad av WSP Samhällsbyggnad,

Per Sandström och Mats Wedin

Förra gången: fördelningar Omfattande system med många partiklar kan praktiskt bara beskrivas i statistiska termer.

INTRODUKTION. Akut? RING:

LINJÄRA SYSTEM repetitions- och tentamensfrågor. Matrisräkning (rep.)

Lösningar till tentamen i Kärnkemi ak den 18 december 2000

Uppskatta ordersärkostnader för inköpsartiklar

Atomer: rörelsemängdsmoment och spinn. Pauliprincipen och periodiska systemet.

Del 1 Teoridel utan hjälpmedel

Bengt Sebring September 2002 Sida: 1 Ordförande GRANSKNINGSRAPPORT 2/2002

Föreläsning 10 Kärnfysiken: del 2

Åstorps kommun. Revisionsrapport nr 4/2010. Granskning av kommunens kommunikation med medborgarna

Tentamensskrivning i Mekanik, Del 2 Dynamik för M, Lösningsförslag

Ekosteg. En simulering om energi och klimat

Föreläsning 6: Kapitel 10 Beräkning av egenskaper hos reglersystem. Sådana egenskaper är Stabilitet Statisk noggrannhet Snabbhet mm

Anmärkning1. L Hospitals regel gäller även för ensidiga gränsvärden och dessutom om

Uppskatta ordersärkostnader för tillverkningsartiklar

Laboration 1 Svartkroppsstrålning Wiens lag

Elementær diskret matematikk, MA0301, våren 2011

where β R. Find the numbers β for which the operator är diagonalizable, and state a basis of eigenvectors for each of these β.

TENTAMEN Datum: 28 maj 08 TEN1: Differentialekvationer, komplexa tal och Taylors formel

lim lim Bestäm A så att g(x) blir kontinuerlig i punkten 2.

Bengt Sebring September 2000 Sida: 1 Ordförande GRANSKNINGSRAPPORT 2/2000

Arkitekturell systemförvaltning

Bilaga 1 Kravspecifikation

Transkript:

Institutionn för tillämpad mkanik, Calmrs ENAMEN I FINI EEMENMEOD MHA 9 APRI 6 id oc plats: 4 8, Eklandagatan 86 Hjälpmdl: Ordböckr, likon oc typgodkänd räknar. ösningar ärar: Ptr Möllr, tl (77 55. Bsökr sal ca. 5 samt 6. ösningar: Anslås på anslagstavlan, avdlningn för dynamik, /4. Btygsättning: En fullständig oc korrkt lösning på n uppgift gr poäng nligt vad som angs på uppgiftslappn. Smärr fl ldr till poängavdrag. Ofullständig lösning (svar på ställt problm saknas llr omfattand fl gr int något poäng. Maimal poäng är. Dt krävs 8 poäng för btyg ; poäng gr btyg 4; för btyg 5 krävs 6 poäng. Obsrvra att ovanstånd är btygssättning på nbart tntamn; för godkänd amination krävs dssutom godkända inlämningsuppgiftr. Rsultatlista: Anslås snast /4 på samma ställ som lösningarna. Rsultatn sänds till btygspditionn snast vcka 7 för kursdltagar som int ar alla inlämningsuppgiftr godkända vid dtta tillfäll inrapportras btygt U (undrkänd. Granskning: frdag /4 samt tisdag 6/4, Institutionn för tillämpad mkanik, plan i Nya M ust. änk på: Skriv så att dn som ska rätta kan läsa oc förstå ur du tänkr. Dn som rättar tntamn gissar intllr antar int vad du mnar/tänkr ndast vad som vrklign skrivs ar btydls vid bdömningn av n lösning. Förklara/dfinira införda btckningar. Rita tydliga figurr. Ang i förkommand fall vad som är positiva/ngativa riktingar (på t. förskjutningar oc kraftr. Gör du antagandn utövr d som angs i uppgiftsttn, så ang dtta plicit oc förklara dssa. 6 4 9/PWM

Btrakta n al md längd oc vridstyvt ( som blastas md tt fördlat momnt f f( (momnt/längd. Om alns ögra änd stöds av n linär torsionsfjädr md styvt k (vid n rotation ϕ( av aländn gr fjädrn tt motålland vridmomnt kϕ( oc rotationsvinkln ϕ( mäts rlativt vänstr änd, gs vinkln som lösningn till randvärdsproblmt f( ( k d f < < d d ϕ( k + ----------------ϕ ( d ( När ϕ( bräknats, kan vridmomntt i aln bräknas nligt M v ( d a: Härld dn svaga formn (variationsproblmt. (p b: Finit lmntformulra problmt md tstfunktionr nligt Galrkins mtod. (p c: åt f oc vara konstanta. Sätt k ----------- oc lös FE problmt md två lika långa lmnt md linära basfunktionr. Elmntstyvtsmatrisn för tt lmnt md längd är K -------. (p d: När FE approimationn ϕ bräknats kan vridmomntt i ϕ torsionsfjädrn bräknas antingn som kϕ ( llr md M v (. Vilkt sätt ska vi förvänta oss g noggrannast d rsultat? Motivra ditt svar. (p : åt ϕ ϕ vara diskrtisringsflt. Enrginormn av dn M v ( d kϕ( akta lösningn är ϕ a f -----------. Bräkna nrginormn av diskrtisringsflt (. (p 6 a ösning a: Multiplicra diffrntialkvationn md n tstfunktion intrvallt Partialintgration av vänstrldt gr d v d vf d d d v( oc intgrra övr dv d d d vfd + v( d v( d I dn första randtrmn kan vi sätta in randvillkort vid, mn är obkant vid så vi d bgränsar våra val av tstfunktionr till d som uppfyllr v(. Funktionrna måst vidar vara kvadratiskt intgrrbara oc a kvadratiskt intgrrbar första drivata. Om vi dfinirar 6 4 9/PWM

V v: v( v dv + d d < Så kan variationsproblmt skrivas: Hitta ϕ V så att dv d + kv( ϕ( vfd d d v V ösning b: Approimra ϕ md n linärkombination av basfunktionr: ϕ ϕ N i ( a i Na, där N N ( N ( N n ( är n radvktor md basfunktionrna oc a a a n innållr nodvariablrna. Insättning i variationsproblmt gr i dv dn d d d sätta v c N, där c är godtycklig. Insättning gr + kv( N( stfunktionrna väljs nu som basfunktionrna v a vfd N, N,, N n, dvs Galrkins mtod, vilkt gr n kvationr som kan användas för att bräkna nodvariablrna a ; dtta är kvivalnt md att c dn dn d + d d kn ( N( a N fd För att dnna likt ska vara uppfylld för godtyckligt vald vktor c, så måst uttryckt innanför klammr parntsn vara n nollvktor; md btckningn B dn d ar vi alltså B Bd + kn ( N( a N fd ösning c: Md N N N N, a a oc dn givna lmntindlningn får vi k ----------- ar vi att N(, så md N N N kn ( N( ----------- Vidar, md f konstant, blir 6 4 9/PWM

N fd -- N f N d f -- N -- f ---- 4 där vi bräknad intgralrna som aran mllan rspktiv basfunktions graf oc aln. Vi ar också givt att B Bd ------- + ------- ------- 4 Vi får alltså kvationssystmt ------- 4 4 a f ---- 4 Randvillkort ϕ( innbär att vi måst sätta a varvid a kolumnn i styvtsmatrisn försvinnr ; vidar kan vi int använda a kvationn, ftrsom dn ar fåtts gnom att välja tstfunktion v N oc N (, dvs N uppfyllr int randvillkort vid vilkt vi krävr ftrsom vi strukit motsvarand randtrm (s uppgift a. Ekvationssystmt rducras alltså till ------- 4 4 f ---- 4 Vi får alltså a f -------------- 4 5 4 ösning d: Gnrllt gällar att flt i drivata,, är störr än flt i funktionn ϕ ϕ d d (mätt i någon norm, så kϕ( måst förvänta vara n bättr approimation än d dv dv ösning : åt a( v, v d + kv( v(. Vi sökr då. Enrgin i flt är lika d d a a(, md flt i nrgi: a(, a( ϕ, ϕ a( ϕ, ϕ. Här är a( ϕ, ϕ f ----------- givt; vi sökr 6 f ----------- 6 a( ϕ, ϕ. f -------------- 4 5 4 f ---- 4 a( ϕ, ϕ a Ka a f 7f -------------- 48 4 6 4 9/PWM

Då fås a a(, a( ϕ, ϕ a( ϕ, ϕ f ---- 4 ----------- Man önskar bräkna spänningarna som uppkommr på grund av tt övrtryck p i rörtvärsnitt nligt figurn. Eftrsom problmt ar två symmtrilinjr, nöjr man sig md att diskrtisra ndr vänstra fjärddln av områdt. Elasticittskvationrna på svag form blir då Γ Γ p sym Γ sym sym p p sym A ( v D uda v tdγ y Här är D n symmtrisk positivt dfi- Γ nit konstitutiv matris, u u u y är Γ 4 d obkanta förskjutningarna, v v v y n vktor md tstfunktionr oc traktionvktorn t på t gs av pn, där n oc n y är komponntrna till n utåtriktad ntsnormalvktor på t y pn y randn. Vidar gs diffrntialopratorn av a: Ang randvillkorn på d båda symmtrilinjrna Γ oc Γ, samt på d yttr bgränsningslinjrna Γ oc Γ 4. (p b: Finit lmntformulra problmt md tstfunktionr nligt Galrkin. Dfinira införda btckningar. (p c: Visa ur d basfunktionrna på tt lmnt md nodkoordinatrna ( i, yi kan ställas upp md dn s.k C matrismtodn (du bövr intplicit invrtra C matrisn. (p d: Basfunktionr blir N -------- A [ y y + ( y y + ( y] N -------- A [ y y + ( y y + ( y] N -------- A [ y y + ( y y + ( y] y (, y (, y A (, y där är lmnttaran. Ställ upp lmntts matris. (p A B 5 6 4 9/PWM

ösning a: D båda yttr bgränsningslinjrna, Γ oc Γ 4, är fria oc oblastad så normal oc tangntialspänningarna måst vara på dssa. Md btckningarna t σ n + σ y n y oc t y σ y n + σ yy n y kan dtta uttryckas som t t y. För n symmtrirand gällr att tangntialspänningn oc förskjutningn ortogonalt mot randn är. u, t y på Γ Sammanfattningsvis: t, u y på Γ t, t y på ( Γ Γ 4 ösning b: Approimra d obkanta förskjutningarna, u u a i N i oc u y u y a iy N i, där a i oc a iy är obkanta nodvariablr, mdan N i N i (, y är valda basfunktionr. Om vi dfinirar i i N N N n a a a y a n a ny N N n kan vi skriva u u Na. Vidar ska tstfunktionrna nligt Galrkin vara n godtycklig linärkombination av basfunktionrna (altrnativt: väljs i tur oc ordning som N v N n,,,, ; låt c c vara n kolumnvktor md godtyckligt N c c n c n n N n valda kofficintr. Vi ar då v Nc. Insättning i dn svaga formn gr nu A ( Nc D ( Na da ( Nc tdγ c ( N D NdAa N tdγ Eftrsom c är n godtycklig vktor måst uttryckt inom parnts vara n nollvktor, så md B N fås alltså B DBdAa N tdγ llr Ka f. A A ösning c: Ansatsn på lmntt är u α + α + α y Nα (pss för u y, md N y oc α i α α α. Vi vill skriva dtta som u N i ai N a, där a a är nodvariab- a a lrna (för llr y förskjutningn på lmntt oc N N N N är lmntts basfunktio- om j i nr; basfunktionrna ska konstruras så att N i ( j, yj ( j,,. Vi tcknar nu om j i u ( i, yi N( i, yi α N ( i, yi a i d tr punktrna: u (, y u (, y u (, y y y y α α α a 6 6 4 9/PWM

y Md C ar vi då, så ( är invrtrbar om d tr punktrna (nodrna y Cα α C y a C a int liggr på n rät linj. Vi får då u Nα NC a N a, så N NC ösning d: På lmntt ar vi d från noll skiljda basfunktionrna Elmntts bidrag till B matrisn blir då N N N N N N N B N N N N N N N N N N N N N N N N N N N ( y y y ( y ( y y ( ( ( ( y ( y ( ( y y ( ( y y n Btrakta numrisk intgration av n funktion f nligt f( ξ dξ H i f( ξ i ; är är n antalt intgrationspunktr, ξ i ( i,, n punktrnas koordinatr H i motsvarand intgrationsviktr. Om vi konstrurar n lagrangpolynom av grad n så att i n l i ( ξ j j i j i n så gs intgrationsviktrna av H i l i ( ξ dξ. a: Md punktrs gaussintgration är intgrationspunktrna ξ --, ξ oc. 5 ξ -- 5 Bräkna intgrationsviktrna H, H oc H. dning: av symmtriskäl måst vi a H H (p 7 6 4 9/PWM

b: Ett Srndipity lmnt ar 8 basfunktionr på formn N i (, y αi + α i + α i y + α i4 + α i5 y + α i6 y + α i7 y + α i8 y y 8 4 7 A 6 om lmntsidorna är paralllla md koordinatalarna. Då lmntt används för att approimra lösningn till tt problm som bskrivs av Poissons kvation, gs lmntstyvtsmatrisn av K kb B da där k > är n konstant oc B N ; är är A gradintopratorn oc N N N8 Hur många intgrationspunktr bövs för att intgrra fram Av lösningn måst framgå ur du kom fram till tt svar. (p n radvktor md d 8 basfunktionrna. akt md gaussintgration? ösning a: Md n ar vi tr styckn lagrangpolynom av grad n. Dt andra av dssa ( ξ ξ är ( ξ ξ l ( ξ oc alltså ( ------------------------------------------- ξ ξ ( ξ ξ 5ξ 5ξ -------- H -------- dξ Eftrsom summan av d tr lagrangpolynomn är ar vi att H + H + H, så md H H fås H -- ( H 5 -- 9 8 -- 9 K 5 ösning b: Vi ar är N i α i + α i4 + α i5 y + α i7 y + α i8 y, så matrislmntn i B innållr α i + α i5 + α i6 y + α i7 + α i8 y trmr som är kvadratiska i oc i y. Intgrandn B B innållr då 4 oc y 4 trmr, så vi måst intgrra 4 gradspolynom. Md n gausspunktr intgrras polynom av upp till grad n akt. Vi ar då n 4. Dt krävs alltså intgrationspunktr (i var riktning för att intgrra fram lmntstyvtsmatrisn akt. 8 6 4 9/PWM