KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet Kurssiesite 2018

Transkriptio

1 KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet Kurssiesite 2018 Menestyminen nykypäivän poikkitieteellisissä työtehtävissä vaatii vahvan ymmärryksen eri insinöörialojen perusteista. Mekaniikan perusteiden ymmärtäminen antaa valmiudet työskennellä vaativissa tehtävissä tieteen ja insinöörityön rajapinnalla. Kontinuumimekaniikka on perusta kaikille kiinteän aineen mekaniikan ja virtausmekaniikan teorioille. Osaamistavoitteet Kurssin osaamistavoitteita on tarkennettu, mutta WebOodissa on vielä näkyvillä kurssin vanhat osaamistavoitteet. Taulukossa alla on verrattu vanhoja ja uusia osaamistavoitteita. Vanhat osaamistavoitteet Kurssin suoritettuaan opiskelija ymmärtää kontinuumimekaniikan keskeiset käsitteet: materiaalinen (Lagrange) ja spatiaalinen (Euler) esitystapa, siirtymä- ja nopeuskenttä ymmärtää muodonmuutos- ja jännitystilan käsitteet ja matemaattiset esitysmuodot: muodonmuutos- ja muodonmuutosnopeustensori, traktio ja jännitystensori ymmärtää kontinuumin säilymis- ja taseyhtälöiden käsitteet ja matemaattiset esitysmuodot: massan säilyminen, liikemäärän ja liikemäärän momentin taseet, energian tase tuntee kontinuumin konstitutiivisen mallinnuksen peruskäsitteet sekä kiinteän aineen ja nesteen termomekaaniset perusmallit ymmärtää, miten kuvata matemaattisesti insinööritieteiden materiaalien käyttäytymistä kontinuumimekaniikan periaatteita soveltaen Uudet osaamistavoitteet: Kurssin suoritettuaan opiskelija osaa lukea matemaattista tekstiä, jossa käytetään tensorinotaatiota, eli osaa kirjoittaa yhtälön tensori-, indeksi- ja komponenttimuodossa osaa selittää muodonmuutoksen ja jännitysten mallinnuksessa käytettävät keskeiset käsitteet osaa selittää massan, liikemäärän, liikemäärän momentin ja energian säilymisen periaatteet, tunnistaa säilymislakien kontrollitilavuudelle kirjoitetut matemaattiset yhtälöt sekä osaa yksinkertaistaa ja soveltaa niitä yksiulotteisissa tapauksissa tunnistaa tavallisimmat fluideille ja kiinteille aineille käytetyt termomekaaniset mallit sekä osaa selittää niiden käyttökelpoisuuden ja rajoitukset osaa soveltaa muodonmuutoksen, jännitysten, säilymislakien ja konstitutiivisten yhtälöiden matemaattisia esityksiä ja ratkaista analyyttisesti kiinteän aineen mekaniikan, virtausmekaniikan ja lämmönsiirron teknisiä ongelmia sekä osaa selittää ratkaisujen rajoitukset

2 Sisältö Kontinuumin käsite Kontinuumin kinematiikka: siirtymä, nopeus, muodonmuutos, muodonmuutosnopeus, Lagrangen ja Eulerin tarkastelutavat; Jännitystila; traktio ja jännitystensori Säilymis- ja taseyhtälöt: massan säilymisen, liikemäärän, liikemäärän momentin ja energian taseyhtälöt Konstitutiiviset mallit lineaariselle kimmoiselle aineelle, ideaali- ja viskoosiselle nesteelle ja kaasulle (esim. Hooken laki, Newtonin nestemalli, Fourierin lämmönjohtumisyhtälö); Esimerkkejä eri insinöörialojen sovellutuksista - kiinteän aineen mekaniikan, nestemekaniikan ja lämmönsiirron aloilta. Tiedotus Kurssin kotisivu Henkilökunta Vastuuopettaja: Susanna Hurme, puh , susanna.hurme@aalto.fi Pääassistentti: Markku Malmivuori, markku.malmivuori@aalto.fi Assistentit: Risto Syrjä, Eetu Kivelä, Roosa Närhi, Eero Suhonen, Olli Malmi Laskutehtäviin liittyviin kyselyihin vastaa Markku Malmivuori, muihin Susanna Hurme. Assistentit auttavat tehtävien ratkaisemisessa laskutuvissa. Assistentit eivät vastaa sähköposteihin. Opetusmenetelmät Opetusmenetelmät ovat: Luennot kolme kertaa viikossa Laskuharjoitukset (4 tehtävää viikossa) Laskutuvat (assistentit neuvovat laskuharjoitusten ratkaisemisessa) Esitehtävä oppimistavoitteista ja reflektio kurssin lopuksi Kurssimateriaali Reddy, J. N. Principles of Continuum Mechanics: A Study of Conservation Principles with Applications (kirja). Kirjastossa on joitakin kappaleita. Kirja on saatavilla myös rajoitetusti e-kirjana Aalto-yliopiston kirjaston sivuilla. Kirjasta on ilmestynyt 2. painos, jonka voi ostaa itselleen. Molemmat painokset soveltuvat kurssille.

3 Luentokalvot tulevat MyCoursesiin Materiaalit-osioon. Kurssilla on käytössä kaavakokoelma, joka päivittyy sitä mukaa kun luennot etenevät. Kaavakokoelma jaetaan tenttipaperin mukana tentissä. Luennoilla käytetään Presemo-työkalua. Presemoa voi käyttää älypuhelimella, tabletilla tai kannettavalla tietokoneella nettiselaimen kautta osoitteessa presemo.aalto.fi/esimerkki (osoite annetaan luennolla). Presemolla osallistuminen on suositeltavaa, mutta ei pakollista, joten tarvittavan laitteen puuttuminen ei ole este kurssin suorittamiselle. Arviointi Arviointiperusteet ovat: oppimistavoite (0-2-4p) ja reflektio (0-2-4p) laskuharjoitukset (0-3p per tehtävä, 4 tehtävää viikossa, 6 laskuharjoituskierrosta = max 72p) tentti Kurssi arvostellaan asteikolla 0-5, missä nolla on hylätty arvosana ja 1-5 ovat hyväksyttyjä arvosanoja. Oppimistavoite ja reflektio arvostellaan asteikolla 0-2-4p ja niiden pisteet lisätään laskuharjoitusten pisteisiin. Lopullinen arvosana määräytyy siten, että laskuharjoitusten, oppimistavoitetehtävän ja reflektion painotus on 40% ja tenttipisteiden painotus 60%. Tenttioikeus Tenttioikeuden edellytys ensimmäiseen tenttiin osallistumiseksi on, että opiskelijalla on mennessä vähintään 24 pistettä (5 ensimmäisen kierroksen laskuharjoituksista + oppimistavoite-tehtävästä). Kurssin myöhempiin tentteihin saa osallistua, jos edellinen ehto toteutuu tai jos kurssin loputtua on saanut vähintään 28 pistettä. Laskuharjoituspisteet ja tenttioikeus vanhenevat, kun kurssi alkaa uudelleen seuraavana lukuvuonna. Bonuspisteet Tenttioikeuden edellytyksen täytyttyä ylimenevät laskuharjoituspisteet sekä oppimistavoite- ja reflektiotehtävän pisteet muutetaan bonuspisteiksi: Bonuspisteet = (kokonaispisteet -24)/56*16 Pisterajat Tentissä on viisi tehtävää, joista saa enintään yhteensä 24 pistettä. Tentistä on saatava vähintään 1/3 pisteistä, eli vähintään 8 pistettä. Jos tentistä saa vähintään 8 pistettä, lisätään bonuspisteet tenttipisteisiin ja lopullinen arvosana määräytyy seuraavasti:

4 Pisteet Arvosana 0 7,5 0 Huom! Tentistä pitää saada vähintään 8 pistettä. Laskuharjoituspisteitä ei lisätä, jos tenttipisteet ovat alle , , Huom! Pelkästään tenttipisteillä voi saada max. arvosanan 3 28, , Aikataulu ja työtunnit Kurssin kesto on kuusi viikkoa, Joka viikolle on oma aihealueensa. Aihealueet viikoittain: Viikko : Johdanto kontinuumimekaniikkaan ja matemaattisia työkaluja Viikko : Kontinuumin kinematiikka ja jännitys Viikko : Massan, liikemäärän ja energian säilymislait Viikko : Konstitutiiviset yhtälöt ja esimerkkejä Viikko : Lujuusopin, virtausmekaniikan ja lämmönsiirron esimerkkejä Viikko : Kertaus (1 tai 2 luentoa, sovitaan myöhemmin) Viikkoaikataulu: Ma Ti Ke To Pe Luento, C- sali Luento, Aaltosali U358 R5 Luento, sali U2 (poikkeus: Aalto-sali) U405a

5 Opiskelutunnit Opiskeluun käytettävä aika 5 opintopistettä vastaa 135 työtuntia. Työmäärä jakaantuu kurssin ajalle seuraavasti (esimerkki, jokainen opiskelee itselleen sopivimmalla tavalla) 25 Työmäärän jakaantuminen Luennot Itsenäinen opiskelu Laskutupa Tenttiin kertaaminen Laskuharjoitukset Viikon laskutehtävät laitetaan kurssin kotisivulle kohtaan Tehtävät viimeistään edeltävän viikon torstaina (siten ensimmäiset laskuharjoitukset ). Maanantain luennolla esitellään viikon laskutehtävät. Assistentit neuvovat laskutuvissa kotitehtävien tekemisessä. Kaikissa laskutuvissa saa käydä, ei pelkästään siinä, mihin olet ilmoittautunut Oodissa. Tarkoitus ei kuitenkaan ole mennä laskutupaan valmistautumatta, vaan tehtävien tekeminen tulee aloittaa itsenäisesti tai ryhmässä. Laskutuvassa käydään kysymässä neuvoa, assistentti ei ratkaise tehtävää puolestasi. Laskutehtävien palautus on henkilökohtainen. Tehtäviä saa ratkoa ryhmässä, ja se on jopa suositeltavaa, mutta palautetun tehtävän pitää olla itse ratkaistu ja omalla tavalla esitetty. Jos tehtävää tarkastavalla assistentilla on syytä epäillä, että tehtävän ratkaisu on kopioitu (esim. kaksi ratkaisua ovat lähes identtiset), molemmat tehtävät hylätään. Laskutehtävien pisteet palautuspäivää seuraavana keskiviikkona. Sen jälkeen malliratkaisut MyCoursesissa. Laskutehtävän arvostelusta voi keskustella assistentin kanssa laskutuvassa tai ottamalla yhteyttä pääassistenttiin viikon ajan tulosten julkistamisen jälkeen. Laskutehtävien palautus Palauta tehtävät MyCoursesin Tehtävät-osiossa harjoituskierrosta seuraavana lauantaina klo mennessä. Palauta tehtävät pdf-muodossa. Nimeä tehtävät sukunimi_etunimi_tehtx_y.pdf, missä X on tehtävän numero ja Y kierroksen numero. Kirjoita nimesi ja opiskelijanumerosi myös tehtäväpaperiin. Pidä huoli, että palauttamasi tiedosto on selkeästi luettavissa ja teksti on tiedostossa oikein päin! Assistentilla on oikeus jättää pisteet antamatta, jos hän ei saa selvää palautetusta tehtävästä.

6 Laskutehtävien palautuspäivämäärät Laskuharjoitus Palautus MyCoursesiin Harjoitus 1 la klo mennessä Harjoitus 2 la klo mennessä Harjoitus 3 la klo mennessä Harjoitus 4 la klo mennessä Harjoitus 5 la klo mennessä Harjoitus 6 la klo mennessä Viikko 43 Viikko Viikko Viikko Viikko Viikko Viikko Viikko ma ti ke to pe la su 1. laskari 2. laskari Kertausluento klo laskarin 2. laskarin 3. laskarin 4. laskarin 5. laskarin Täyttyykö tenttioikeus? Tentti klo laskarin 3. laskari 4. laskari 5. laskari 6. laskari 1. Laskarin ja oppimistavoitetehtävän 2. Laskarin 3. Laskarin 4. Laskarin 5. Laskarin 6. Laskarin ja reflektion

7 Palaute Kurssia pyritään jatkuvasti kehittämään paremmaksi. Voit osallistua tähän työhön antamalla palautetta luennoista, harjoituksista, kurssin tiedotuksesta, tai mistä vaan kurssiin liittyvästä jo kurssin aikana. Palautteen voi antaa MyCoursesissa etusivun Palaute laatikkoon. Kurssin loppupuolella jokaiselle lähetetään henkilökohtainen Webropol-palautelinkki. Muista antaa kurssille palautetta. Opiskelijoiden palaute on yksi merkittävimmistä tekijöistä kurssin kehittämisen kannalta. Tentit Tenttipäivät klo 8-12, o salit B(Y203a), C(Y205), D(Y122) ja E(Y124) o salijako sukunimen mukaan ilmoitetaan myöhemmin klo klo elo-syyskuussa 2019 mahdollisesti neljäs tenttimahdollisuus Tenttiin saa ottaa mukaan laskimen (kaikki mallit) ja kirjoitusvälineet. Kaavakokoelmat jaetaan tenttipaperin mukana.