KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet Kurssiesite 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 Ymmärtää kontinuumimekaniikan keskeiset käsitteet: konfiguraatioavaruus, materiaalinen (Lagrange) ja spatiaalinen (Euler) esitystapa, siirtymä- ja nopeuskenttä Ymmärtää muodonmuutos- ja jännitystilan käsitteet ja matemaattiset esitysmuodot: muodonmuutosgradientti, muodon-muutos- ja muodonmuutosnopeustensori, traktio ja jännitystensori Ymmärtää kontinuumin säilymis- ja taseyhtälöiden ja termodynamiikan toisen pääsäännön käsitteet ja matemaattiset esitysmuodot: massan säilyminen, liikemäärän ja liikemäärän momentin taseet, energian tase ja entropiaepäyhtälö Tuntee kontinuumin konstitutiivisen mallinnuksen peruskäsitteet sekä kiinteän aineen ja nesteen termomekaaniset perusmallit Ymmärtää, miten kuvata matemaattisesti insinööritieteiden materiaalien käyttäytymistä kontinuumimekaniikan periaatteita soveltaen 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 sekä termodynamiikan 2. pääsääntö Konstitutiiviset mallit lineaariselle kimmoiselle aineelle, ideaali- ja viskoosiselle nesteelle ja kaasulle (esim. Hooken laki, von Mises malli, Newtonin nestemalli, Fourierin lämmönjohtumisyhtälö); Esimerkkejä eri insinöörialojen sovellutuksista - kiinteän aineen mekaniikan, nestemekaniikan ja lämmönsiirron aloilta.
Tiedotus Kurssin kotisivu https://mycourses.aalto.fi/course/view.php?id=6298 Kurssimateriaali Reddy, J. N. Principles of Continuum Mechanics (kirja). Kirjastossa on pari kappaletta, joita voi lainata 2 viikon ajaksi. Kirja on saatavilla myös e-kirjana Aalto-yliopiston kirjaston sivuilla. E-kirja on rajoitettu niin, että vain yksi henkilö voi lukea sitä kerrallaan. Luentokalvot tulevat nettiin kurssin kotisivulle. Luentojen esimerkit käydään läpi pääsääntöisesti taululla, ja niiden muistiinpanoja pyritään laittamaan kurssin kotisivulle. Luennot mukailevat mahdollisimman tarkasti kurssikirjan sisältöä, mutta aiheessa ei aina mennä yhtä pitkälle kuin kirjassa. Kirjan itsenäinen opiskelu on tästä syystä tärkeää. Kurssille laaditaan kaavakokoelma sitä mukaa kun luennot etenevät. Kaavakokoelma jaetaan kaikille tenttipaperin mukana tentissä. Henkilökunta Vastuuopettaja: Susanna Hurme, puh. 0504663640, susanna.hurme@aalto.fi Pääassistentti: Markku Malmivuori, markku.malmivuori@aalto.fi Assistentit: Joonas Lehtovaara, Said Moradi, Aleksi Purkunen, Niko Pöntinen, Risto Syrjä Laskutehtäviin liittyviin kyselyihin vastaa Markku Malmivuori, muihin Susanna Hurme. Assistentit auttavat tehtävien ratkaisemisessa laskutuvissa. Assistentit eivät vastaa sähköposteihin. Aikataulu Kurssin kesto on kuusi viikkoa, 26.10.-4.12. Joka viikolle on oma aihealueensa. Aihealueet viikoittain: Viikko 1 26.-30.10.2015: Johdanto kontinuumimekaniikkaan Viikko 2 2.11.-6.11.2015: Kontinuumin kinematiikka Viikko 3 9.11.-13.11.2015: Jännitys Viikko 4 16.11.-20.11.2015: Massan, liikemäärän ja energian säilymislait Viikko 5 23.-27.11.2015: Lujuusopin esimerkkejä, konstitutiiviset yhtälöt elastisuudelle Viikko 6 30.11.-4.12.2015: Virtausmekaniikan ja lämmönsiirron esimerkkejä, konstitutiiviset yhtälöt
Viikkoaikataulu: Ma Ti Ke To Pe 8.15-10 Luento, C-sali Laskutupa H2, Laskutupa H4, 10.15-12 Luento, Aalto-sali Laskutupa H1, Laskutupa H3, Laskutupa H5, 12.15-14 Laskutupa H6, 14.15-16 Luento, C- sali Laskutupa H7, Laskuharjoitukset Joka viikko on laskuharjoitukset. Viikon laskutehtävät laitetaan kurssin kotisivulle kohtaan Tehtävät viimeistään edeltävän viikon torstaina. Maanantain luennolla esitellään viikon laskutehtävät, ja luennoilla ma, ti ja ke annetaan niiden ratkaisemiseksi tarvittavat tiedot. Laskutuvissa assistentit neuvovat kotitehtävien tekemisessä. Arvostellut kotitehtävät palautetaan opiskelijalle siinä laskutuvassa, johon opiskelija on ilmoittautunut WebOodissa. Muuten laskutuvissa saa käydä vapaasti. Tarkoitus ei kuitenkaan ole mennä laskutupaan valmistautumatta, vaan tehtävien tekeminen tulee aloittaa itsenäisesti tai kaverin kanssa. Laskutuvassa käydään kysymässä neuvoa, assistentti ei ratkaise tehtävää puolestasi. Oma harjoitusryhmä on se, mihin olet ilmoittautunut WebOodissa. Jos olet ilmoittautunut harjoitukseen keskiviikkona kello 10-12, olet ryhmässä 1; ryhmä 2 on torstaina 8-10, jne. Laskutehtävät palautetaan kyyhkyslakkaan, Otakaari 1, perjantaihin, kello 18 mennessä. HUOM! Rakennuksen ovet menevät lukkoon kello 18 perjantaisin. Kyyhkyslakka löytyy Y-käytävältä. Jokaisen lokeron ovessa on lappu, jossa lukee kurssin nimi, ryhmä ja tehtävä.
Laskutehtävät ratkaistaan jokainen omalle paperilleen. Paperissa pitää lukea oman harjoitusryhmän numero, tehtävän numero, oma nimi ja opiskelijanumero. Jokainen tehtävä palautetaan omaan lokeroonsa kyyhkyslakkaan (Otakaari 1, Y-käytävä). Oikean lokeron löydät taulukosta alta: Ryhmä 1 Tehtävä 1 Lokero 6 Tehtävä 2 Lokero 7 Tehtävä 3 Lokero 8 Tehtävä 4 Lokero 9 Ryhmä 2 Tehtävä 1 Lokero 10 Tehtävä 2 Lokero 11 Tehtävä 3 Lokero 12 Tehtävä 4 Lokero 13 Ryhmä 3 Tehtävä 1 Lokero 14 Tehtävä 2 Lokero 15 Tehtävä 3 Lokero 16 Tehtävä 4 Lokero 17 Ryhmä 4 Tehtävä 1 Lokero 18 Tehtävä 2 Lokero 19 Tehtävä 3 Lokero 20 Tehtävä 4 Lokero 21 Ryhmä 5 Tehtävä 1 Lokero 22 Tehtävä 2 Lokero 23 Tehtävä 3 Lokero 24 Tehtävä 4 Lokero 25 Ryhmä 6 Tehtävä 1 Lokero 26 Tehtävä 2 Lokero 27 Tehtävä 3 Lokero 28 Tehtävä 4 Lokero 29 Ryhmä 7 Tehtävä 1 Lokero 30 Tehtävä 2 Lokero 31 Tehtävä 3 Lokero 32 Tehtävä 4 Lokero 33 Jos tehtävä ratkaistaan laskutuvassa assistentin avustuksella niin, että assistentti vähällä vaivalla pystyy toteamaan tehtävän oikein ratkaistuksi, voit jättää kyseisen tehtävän assistentille. Palaute Kurssia pyritään jatkuvasti kehittämään paremmaksi. Voit osallistua tähän työhön antamalla palautetta luennoista, harjoituksista, kurssin tiedotuksesta, tai mistä vaan kurssiin liittyvästä. Tämän voi tehdä monella tavalla: henkilökohtaisesti luennon jälkeen, lähettämällä sähköpostia luennoitsijalle susanna.hurme@aalto.fi, keskusteluryhmässä kurssin MyCourses-sivulla, jne. Kunhan annat palautteen omalla nimelläsi, sillä asiallisesta palautteesta annetaan kaksi pistettä max. kaksi kertaa kurssin aikana.
Pisteet lisätään laskuharjoituspisteisiin. Jotta pisteitä voidaan antaa, palautteen pitäisi olla hyödyllistä, eli pelkkä hyvin menee tai huonosti menee ei riitä, vaan pitäisi nostaa esiin asioita jotka ovat hyvin tai huonosti. Kehitysehdotukset ovat erittäin tervetulleita ja niitä otetaan käyttöön mahdollisuuksien mukaan jo tämän kurssin aikana. Suorittaminen Kurssi arvostellaan asteikolla 0-5, missä nolla on hylätty arvosana ja 1-5 ovat hyväksyttyjä arvosanoja. Kurssi suoritetaan tentillä. Tenttioikeuden edellytys on, että kurssin laskuharjoitusten ensimmäisiltä viideltä kierrokselta on saatu vähintään 1/3 pisteistä. Yhdellä kierroksella on neljä tehtävää, á 3p, eli tenttioikeuden vaatima pistemäärä on (1/3)*(5*4*3) = 20p. Ylimenevät pisteet (myös kuudennen harjoituskierroksen pisteet) lisätään tentistä saatuihin pisteisiin siten, että maksimissaan tenttipistemäärää voi korottaa yhden tenttitehtävän verran. Kurssin arvosanaa voi siis korottaa tekemällä laskuharjoituksia. Tenttiin saa ottaa mukaan funktiolaskimen ja muistiinpanovälineet. Kaavakokoelmat jaetaan tenttipaperin mukana.