TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN 1. Thông tin chung về môn học - Tên môn học: Phương pháp phần tử hữu hạn. - Mã môn học: 21342207 - Số tín chỉ: 2 - Thuộc chương trình đào tạo của khóa, bậc: 09, Đại học. - Loại môn học: Bắt buộc: Lựa chọn: x - Các môn học tiên quyết (những môn phải học trước môn này): Cơ học lý thuyết, sức bền vật liệu, kĩ thuật lập trình. - Các môn học kế tiếp (những môn học ngay sau môn này): Phương pháp phần tử hữu hạn nâng cao, phân tích kết cấu. - Giờ tín chỉ đối với các hoạt động: Nghe giảng lý thuyết : 20 tiết Làm bài tập trên lớp : 10 tiết Thảo luận : 15 tiết Thực hành, thực tập (ở PTN, nhà máy, studio, điền dã, thực tập ): 0 tiết Hoạt động theo nhóm : 15 tiết Tự học : 60 giờ - Khoa/ Bộ môn phụ trách môn học: Cơ – Điện – Điện Tử/ Kĩ thuật cơ khí. 2. Mục tiêu của môn học - Kiến thức: Nắm được kiến thức về các phần mềm phần tử hữu hạn: Ansys, Matlab, lý thuyết đàn hồi, các nguyên lý cơ học như nguyên lý thế năng cực tiểu, nguyên lý di chuyển khả dĩ, - Kỹ năng: Lập trình phần mềm Matlab để giải các bài toán cơ học trong thực tế, mô hình hóa các bài toán thực tế bằng phần mềm Ansys. - Thái độ, chuyên cần: Yêu thích môn học, ngành học mà sinh viên đang theo học. 3. Tóm tắt nội dung môn học (khoảng 150 từ) Phương pháp phần tử hữu hạn là một phương pháp số đặc biệt có hiệu quả để tìm dạng gần đúng của một ẩn hàm chưa biết trong miền xác định V của nó. Tuy nhiên, phương pháp PTHH không tìm dạng xấp xỉ của ẩn hàm trên toàn miền V của kết cấu mà chỉ tìm trong từng miền con V e . Chính vì vậy mà phương pháp PTHH có thể áp dụng cho rất nhiều bài toán kĩ thuật và nhất là với bài toán kết cấu, trong đó ẩn hàm cần tìm có thể được xác định trên các miền phức tạp với nhiều điều kiện biên khác nhau. 4. Tài liệu học tập - Tài liệu liệu bắt buộc: [1] Phương pháp phần tử hữu hạn, Chu Quốc Thắng, NXB Khoa học và Kỹ thuật. - Tài liệu tham khảo: [2] A first course in the Finite Element Method, Daryl L. Logan, Brooks/Cole 1 [3] A first course in the Finite Element Method, Daryl L. Logan, Brooks/Cole 2 5. Các phương pháp giảng dạy và học tập của môn học - Phương pháp giảng dạy: lên lớp. - Phương pháp học tập: Nghe giảng lý thuyết. Làm bài tập trên lớp. Thảo luận. Hoạt động theo nhóm. Tự học. 6. Chính sách đối với môn học và các yêu cầu khác của giảng viên - Các yêu cầu và kỳ vọng đối với môn học: mô hình hóa các mô hình cơ học thực tế. - Yêu cầu và cách thức đánh giá, sự hiện diện trên lớp: 0.5 điểm /10 điểm: 5%. - Mức độ tích cực tham gia các hoạt động trên lớp: 0.5 điểm /10 điểm: 5%. - Chuẩn bị bài trước khi lên lớp: bắt buộc. - Kiểm tra đột xuất các bài đọc bắt buộc: 2 tuần một lần: 10%. - Kiểm tra giữa kì: 1 điểm/10 điểm: 10%. - Trao dồi kỹ năng học nhóm, làm tiểu luận, đồ án môn học: cộng vào các cột trên. - Các qui định về thời hạn, chất lượng các bài tập, bài kiểm tra, kỹ thuật tìm kiếm thông tin (thư viện và trên internet): cộng vào các cột trên. 7. Thang điểm đánh giá Giữa kì: 1 điểm/10 điểm: 10%. Quá trình: 2 điểm/10 điểm: 20%. Cuối kì: 7 điểm/10 điểm: 70%. 8. Phương pháp, hình thức kiểm tra - đánh giá kết quả học tập môn học 8.1. Đối với môn học lý thuyết hoặc vừa lý thuyết vừa thực hành 8.1.1. Kiểm tra – đánh giá quá trình: Có trọng số chung là 30%, bao gồm các điểm đánh giá bộ phận như sau (việc lựa chọn các hình thức đánh giá bộ phận, trọng số của từng phần do giảng viên đề xuất, Tổ trưởng bộ môn thông qua): - Điểm kiểm tra thường xuyên trong quá trình học tập: 0.5 điểm /10 điểm: 5%. - Điểm đánh giá nhận thức và thái độ tham gia thảo luận: 0.5 điểm /10 điểm: 5%. - Điểm đánh giá phần thực hành: 0 điểm. - Điểm chuyên cần: 1 điểm /10 điểm: 10%. - Điểm tiểu luận: 0 điểm. - Điểm thi giữa kỳ: 1 điểm/10 điểm: 10%. - Điểm đánh giá khối lượng tự học, tự nghiên cứu của sinh viên (hoàn thành tốt nội dung, nhiệm vụ mà giảng viên giao cho cá nhân/ tuần; bài tập nhóm/ tháng; bài tập cá nhân/ học kì,…): cộng vào các cột điểm trên nếu thiếu. 8.1.2. Kiểm tra - đánh giá cuối kỳ: Điểm thi kết thúc học phần có trọng số 70% - Hình thức thi (tự luận/ trắc nghiệm/ vấn đáp, hoặc bao gồm các hình thức): tự luận. - Thời lượng thi: 60 phút. - Sinh viên được tham khảo tài liệu hay không khi thi: có. 9. Nội dung chi tiết môn học (ghi tên các phần, chương, mục, tiểu mục…vào cột (1)) và phân bổ thời gian (ghi số tiết hoặc giờ trong các cột (2), (3, (4), (5), (6) và (7)) Nội dung Hình thức tổ chức dạy học môn học Tổng Lên lớp Thực hành, thí nghiệm, thực tập, rèn nghề, Tự học, tự nghiên cứu Lý thuyết Bài tập Thảo luận Chương 1: Tổng quan về ph ương pháp phần tử hữu hạn 1.1 Sơ lược về lịch sử phát triển của FEM 1.2 Biểu thức ma trận 1.3 Các bước tổng quát của FEM 1.4 Ứng dụng và ưu điểm của FEM 1.5 Các chương trình phần mềm cho FEM 3 2 2 10 17 Chương 2: Phương pháp đ ộ cứng 3 2 2 10 17 (chuyển vị) 2.1 Định nghĩa ma trận độ cứng 2.2 Xác định ma trận độ cứng cho một phần tử lò xo 2.3 Ví dụ minh họa 2.4 Thiết lặp ma trận độ cứng tòan cục bằng phương pháp chồng nhập (phương pháp độ cứng trực tiếp) 2.5 Điều kiện biên 2.6 Phương pháp thế năng để thiết lặp phương trình độ cứng lò xo Chương 3: Phát triển phương tr ình tính tốn cho thanh 3.1 Xác định ma trận độ cứng cho phần tử thanh trong hệ tọa độ địa phương 3.2 Lựa chọn hàm xấp xỉ cho chuyển vị 3.3 Chuyển vị vector trong 2D 3.4 Ma trận độ cứng toàn cục 3.5 Tính tốn ứng suất cho thanh trong mặt phẳng xy 3.6 Nghiệm của bài toán thanh phẳng 3.7 Ma trận chuyển và ma trận độ cứng cho thanh trong 3D 3.8 Thiết lập phương trình phần tử thanh bằng phương pháp tiếp cận thế năng 3.9 So sánh nghiệm của FEM với nghiệm chính xác cho thanh. 3.10 Phương pháp phần dư của Galerkin và ứng dụng trong thanh 1D 3 1 2 10 16 Chương 4: Phát triển phương tr ình tính toán dầm 4.1 Độ cứng dầm 4.2 Ví dụ về lắp ráp các ma trận độ 3 1 2 10 16 cứng của dầm 4.3 Ví dụ về phân tích thanh dầm bằng phương pháp độ cứng trực tiếp 4.4 Tải phân bố 4.5 So snh nghiệm của FEM v nghiệm chính xc cho dầm 4.6 Phần tử dầm với nt bản lề 4.7 Thiết lập các phương trình dầm bằng phương pháp tiếp cận thế năng 4.8 Thiết lập các phương trình dầm bằng phương pháp Galerkin Chương 5: Các phương tr ình tính toán cho hệ lưới và khung 5.1 Phần tử dầm có hướng bất kỳ trong 2D 5.2 Ví dụ về khung phẳng rắn 5.3 Các phương trình tính toán lưới 5.4 Phần tử dầm có hướng bất kỳ trong 3D 5.5 Khái niệm về phân tích cấu trúc phụ 3 1 2 10 16 Chương 6: Phát triển các phương tr ình tính độ cứng, ứng suất phẳng và bi ến dạng phẳng 6.1 Khái niệm cơ bản về ứng suất phẳng và biến dạng phẳng 6.2 Thiết lập phương trình và ma trận độ cứng phần tử CST (Costant Strain Triangle) 6.3 Xử lí lực mặt và lực khối 6.4 Biểu thức cho ma trận độ cứng CST 6.5 Nghiệm cho bài toán ứng suất phẳng 3 1 2 10 16 Chương 7: Bài toán minh h ọa tính toán và phân tích ứng suất phẳng v biến dạng 1 1 2 4 phẳng 7.1 Mô hình hóa phần tử hữu hạn 7.2 Tính ổn định và tương thích của các kết quả Phần tử hữu hạn 7.3 Sự hội tụ của nghiệm 7.4 Biểu diễn kết quả ứng suất 7.5 Flowchart cho nghiệm của các bài toán ứng suất/biến dạng phẳng 7.6 Kết quả chương trình máy tính cho các bài toán biến dạng/ứng suất phẳng Chương 8: Phát triển các phương tr ình tính t ốn cho phần tử LST (Linear Strain Triangle) 8.1 Thiết lập các phương trình tính tốn và ma trận độ cứng cho phần tử LST 8.2 Ví dụ minh họa cách xác định độ cứng cho LST 8.3 So sánh các phần tử 1 1 1 3 10. Ngày phê duyệt Người viết (Ký và ghi rõ họ tên) Tổ trưởng Bộ môn (Ký và ghi rõ họ tên) Trưởng khoa (Ký và ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN - Tên môn học: Phương pháp phần tử hữu hạn. - Mã môn học: 21342207. - Số tín chỉ: 2 Tiêu chuẩn con Tiêu chí đánh giá Điểm 2 1 0 1. Mục tiêu học phần i) Thể hiện được đặc điểm và yêu cầu riêng của môn học, cụ thể hóa được một số yêu cầu trong mục tiêu chương trình, phù hợp và nhất quán với mục tiêu chương trình x ii) Đúng mức và khả thi, phù hợp với yêu cầu trình độ sinh viên theo thiết kế cấu trúc chương trình x iii) Rõ ràng, cụ thể và chính xác, nhìn từ phía người học, có khả năng đo lường được, chứng minh được và đánh giá đư ợc mức độ đáp ứng x 2. Nội dung h ọc phần i) Phù hợp với mục tiêu học phần, khối lượng học phần và trình đ ộ đối t ư ợng sinh viên x ii) Thể hiện tính kế thừa, phát triển trên cơ sở những kiến thức sinh viên đã được trang bị x iii) Thể hiện một phạm vi kiến thức tương đối trọng vẹn để có thể dễ dàng tổ chức giảng dạy và để sinh viên dễ dàng tích l ũy trong một học kỳ x iv) Thể hiện tính cơ bản, hiện đại, theo kịp trình độ khoa h ọc - k ỹ thuật thế giới x v) Thể hiện quan điểm chú trọng vào khái niệm (concept), nguyên lý và ứng dụng, không chú trọng tới kiến thức ghi nhớ thuần túy hoặc kỹ năng sinh viên có th ể tự học x vi) Đủ mức độ chi tiết cần thiết để đảm bảo phạm vi và mức độ yêu cầu kiến thức của học phần, đồng thời đủ mức độ khái quất cần thiết để người dạy linh hoạt trong việc lựa chọn phương pháp giảng dạy và tiếp cận phù hợp x 3. Những yêu cầu khác i) Quy định về học phần điều kiện rõ ràng nhất quán, số học phần điều kiện không quá nhiều x ii) Mô tả vắn tắt nội dụng học phần ngắn gọn, rõ ràng, nhất quán với mô tả trong phần khung chương trình và bao quát đư ợc những nội dung chính của học phần x iii) Mô tả các nhiệm vụ của sinh viên phải đầy đủ và thể hiện được vai trò hướng dẫn cho sinh viên trong quá trình theo học x iv) Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên và thang điểm đánh giá đưa ra rõ ràng và hợp lý, phù hợp với mục tiêu học phần x v) Có đầy đủ thông tin về giáo trình (tài liệu tham khảo chính) mà sinh viên có thể tiếp cận x vi) Trình bày theo mẫu quy định thống nhất x Đi ểm TB = ∑/3,0 Trưởng khoa Người đánh giá (hoặc Chủ tịch HĐKH khoa) Xếp loại đánh giá: - Xuất sắc: 9 đến 10 - Tốt: 8 đến cận 9 - Khá: 7 đến cận 8 - Trung bình: 6 đến cận 7 - Không đạt: dưới 6. . học tiên quyết (những môn phải học trước môn này): Cơ học lý thuyết, sức bền vật liệu, kĩ thuật lập trình. - Các môn học kế tiếp (những môn học ngay sau môn này): Phương pháp phần tử hữu hạn. ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN - Tên môn học: Phương pháp phần tử hữu hạn. - Mã môn học: 21342207 Thái độ, chuyên cần: Yêu thích môn học, ngành học mà sinh viên đang theo học. 3. Tóm tắt nội dung môn học (khoảng 150 từ) Phương pháp phần tử hữu hạn là một phương pháp số đặc biệt có hiệu quả