SIMLab Structural Impact Laboratory

Transkript

1 SIMLab Structural Impact Laboratory Informasjonsmøte for studenter i 3. og 4. klasse på Institutt for konstruksjonsteknikk Onsdag 5. mai 2021 kl 14:15

2 Program 14:18 14:30 Kort om SIMLab Arild Holm Clausen / Magnus Langseth 14:30 14:50 Beregningsmekanikk i praktisk ingeniørarbeid Kjetil Slåttedalen / Nicolas Neumann, Multiconsult 14:50 15:00 Prosjekt- og masteroppgave på SIMLab. Våre erfaringer Amatul Baki Ayesha Binte Awn Syed og Ingrid Gisnås, 5.klasse 15:00 15:10 Informasjon om TKT4128 Støtmekanikk Tore Børvik 15:10 15:30 Spørsmål og avslutning 2

3 Video Video (ca 2 minutter): Masteroppgaver ved SIMLab

4 SIMLab Forskningsgruppe ved Institutt for konstruksjonsteknikk, NTNU En (av fem) faggruppe/forskningsgruppe på KT Utspring i det gamle Institutt for stålkonstruksjoner Karakteristiske trekk: Samarbeider nært med norsk og internasjonal industri Omfattende akademisk nettverk i Europa og verden forøvrig Vert for bl.a en SFI (CASA) og et Toppforsk-prosjekt (FractAl) Ca 35 personer med god aldersspredning Internasjonalt anerkjent Jobber i team vi er en forskningsgruppe! Hovedaktivitet: Oppførsel og modellering av materialer og konstruksjoner påkjent av dynamisk last 4

5 5 SIMLab Hvem er vi? Faglærere: Magnus Langseth, Odd Sture Hopperstad, Tore Børvik, Arild Holm Clausen, David Morin og Vegard Aune Professor II: Cato Dørum (Statens vegvesen), Erling Østby (DNV GL) og Ole Runar Myhr (Hydro) Ph.d-kandidater: Asle Tomstad, Kristoffer Aune Brekken, Einar Schwenke, Kristin Qvale, Vetle Espeseth, Benjamin Stavnar Elveli, Marcos Fernandez, Victor André, Ruben Løland Sælen, Jonas Rudshaug, Anne Sophie Sur og Sigurd Aune. 2-4 nye ph.d-kandidater fra august 2021 Forskere og post.doc: Torodd Berstad, Martin Kristoffersen, Jens Holmen, Joakim Johnsen, Lars Edvard Dæhlie, Miguel Costas, Karoline Osnes, Bjørn Håkon Frodal, Susanne Thomesen, Rene Kaufmann, John Fredrick Berntsen, Sindre Olufsen og Andria Antoniou Laboratoriet: Trond Auestad, Egil Fagerholt og Tore Wisth Senterkoordinator og profilering: Peter Karlsaune og Sølvi W Normannsen

6 6

7 Beregningsmekanikk i praktisk ingeniørarbeid Kjetil Slåttedalen / Nicolas Neumann, Multiconsult 7

8 Masteroppgaver (SIMLab) 8

9 Video Video (ca 1 minutt): Ballistic Impact on Concrete Maltreatment for Improved Safety 9

10 Prosjekt- og masteroppgave på SIMLab. Våre erfaringer (Amatul Baki Ayesha Binte Awn Syed og Ingrid Gisnås) 10

11 Erfaringer fra prosjekt- og masteroppgave ved SIMLab Ingrid Gisnås og Ayesha Syed 5. Mai 2021

12 Hvorfor valgte vi SIMLab? Modellering og simulering Lab! Hovedprofil har ikke så mye å si for jobb 12

13 Hvordan opplever vi SIMLab som fordypning? Godt opplegg og tett oppfølgning Motiverte forelesere og veiledere Aktuelle tema 13

14 Prosjektoppgaven Alle skriver samme oppgave Innblikk i labforsøk, materialkalibrering og modellering 14

15 Masteroppgaven Dynamic response of flexible beams subjected to blast loading Forstudie Standarder og dagens praksis FEM-simulering Design av forsøk 15 Lab!

16 16

17 Hvorfor velge SIMLab? Unik mulighet Bli en racer i nyttige verktøy som Python og Abaqus Utrolig god oppfølging! Varierte temaområder 17

18 Prosjekt- og masteroppgave på SIMLab. Våre erfaringer Takk til Amatul Baki Ayesha Binte Awn Syed og Ingrid Gisnås 18

19 Prosjektoppgave (SIMLab) Omfang: Evaluering: Læringsmål: Rapport: 7,5 Sp (sum ca 225 timer) Bokstavkarakter basert på rapport Gi erfaring med relevante metoder og verktøy for å koble observert fysisk oppførsel og numeriske beregningsmodeller Laboratorium: Materialforsøk og komponenttester Kalibrering av materialmodell Modellering av tester i Abaqus Er FEM-modellen i stand til å representere fysisk oppførsel? Undervisning : Labarbeid med veiledning. To og to studenter jobber sammen Noe organisert undervisning som samkjøres med TKT4128 Seminar med presentasjon av resultater 19

20 Emnevalg Beregningsmekanikk Høst 4. klasse: TKT4192 Elementmetoden i styrkeanalyse (TKT4230 Stålkonstruksjoner 2) Vår 4. klasse: TKT4135 Materialmekanikk TKT4201 Konstruksjonsdynamikk 1 (TKT4140 Numeriske beregninger) Eller beregningsorienterte emner på utveksling Høst 5. klasse: TKT4197 Ikkelineære elementanalyser TKT4128 Støtmekanikk (TKT4108 Konstruksjonsdynamikk 2) 20

21 TKT4128 Støtmekanikk (Tore Børvik) 21

22 Information about TKT4128 Impact Mechanics (Støtmekanikk) Fall 2021

23 Impact Mechanics In mechanics, an impact is a high force or shock applied over a short time period when two or more bodies collide. Such a force usually has a greater effect than a lower force applied over a proportionally longer period. The effect depends critically on the relative velocity of the bodies to one another (Wikipedia). Impact mechanics consists of several engineering disciplines: 1) General Physics and Dynamics 2) Materials Mechanics 3) Computational Mechanics 4) Experimental Mechanics Powerful combination in Impact Mechanics 23

24 Impact Mechanics (courtesy of Honda) LS DYNA 15 million elements 20 h on 256 CPUs 1000 material cards 24

25 25 Impact Mechanics

26 26 Impact Mechanics

27 27 Personnel Lecturers: Tore Børvik Course coordinator Magnus Langseth Teaching assistant: Benjamin Stavnar Elveli Guest lecturers: Andria Antoniou (AA), Vegard Aune (VA), Arild H. Clausen (AHC), Miguel Costas (MC), Lars Edvard Dæhli (LED), Egil Fagerholt (EF), Henrik Granum (HG), Joakim Johnsen (JJ), Martin Kristoffersen (MK), David Morin (DM) and Karoline Osnes (KO) Affiliation: Structural Impact Laboratory (SIMLab), Department of Structural Engineering, MTI Building, 3 rd floor, Room 3-66 (Børvik), Room 3-47 (Langseth) and Room 3-62 (Elveli).

28 Content Impact Mechanics consist of four main topics: 1) Modelling and explicit FEM (TB) 2) Penetration and perforation (TB) 3) Impact and energy absorption (ML) 4) Blast loading (TB) A case study is worked out for each of these 4 topics. The idea with the case studies is to give you hands-on knowledge of the lectured theory. In addition, 13 guest lectures on topics related to impact mechanics and relevant for the lectured theory will be given. 28

29 Case Studies CASE STUDY 1: Calibration of Constitutive Relations and Failure Criteria for Impact Problems and Simulations of Material Tests CASE STUDY 2: Steel Plates Capacity Against Ballistic Impacts CASE STUDY 3: Steel Plates Capacity Against Dropped Objects CASE STUDY 4: Steel Plates Capacity Against Blast Loads 29

30 Abaqus Abaqus/Explicit will be used in all case studies All students should install Abaqus on their own laptop. An installation guide is available in the folder Course information on Blackboard. If you have problems, ask the teaching assistant A detailed tutorial has been worked out for each case study. These are available in the folder Case studies on Blackboard For those of you who do not want to do the modelling yourself (not recommended), the caeand inp-files will also be made available in the folder Case studies on Blackboard In some of the case studies the SIMLab Metal Model will be used (not available in the standard version of Abaqus). How this is linked to your version of Abaqus will be explained in a Guest Lecture on September 2 nd by David Morin 30

31 Course material Lecture Notes/Compendiums: 1. Lecture Notes in TKT4128 Impact Mechanics: Modelling of plasticity and failure with explicit finite element methods by O.S. Hopperstad and T. Børvik. 2. Lecture Notes in TKT4128 Impact Mechanics: An Introduction to Penetration and Perforation Mechanics by T. Børvik, O.S. Hopperstad and M. Langseth. 3. Lecture Notes in TKT4128 Impact Mechanics: Crashworthiness of Aluminium Structures by M. Langseth and A.G. Hanssen. 4. Lecture Notes in TKT4128 Impact Mechanics: Impact and Energy Absorption by M. Langseth, A.H. Clausen and T. Børvik. 5. Lecture Notes in TKT4128 Impact Mechanics: An Introduction to Blast Mechanics by V. Aune, T. Børvik and M. Langseth. 31 In addition, the material presented in the lectures, the examples and the case studies are part of the syllabus of the course. The most important theory from each topic will be posted as handouts on Blackboard before the lectures. Note: The two first compendia are already available in the folder Lecture notes on Blackboard The other compendiums will be

32 TKT4128 Støtmekanikk Takk til Tore Børvik 32

33 Hva skjer nå?? 1. Velg SIMLab-prosjektoppgaven: Registreres på elektronisk skjema innen 7. mai Instituttet sjekker om det er rimelig fordeling mellom temaområder/faggrupper. 3. God sommer 4. Alle som har valgt prosjektoppgave ved SIMLab blir kalt inn til et oppstartsmøte i begynnelsen av høstsemesteret (sannsynligvis uke 35, dvs. ca 1. september). 5. Vi satser på å komme i gang i laben så fort som mulig. Normalt midten av september. 6. Likeså med Abaqus-modellering av labforsøkene. 7. Forslag til masteroppgaver kommer i starten av november. 8. Det blir arrangert et seminar (ca 20. november?) hvor dere presenterer resultatene deres. Seminaret brukes dessuten til å diskutere valg av masteroppgave. 9. Innlevering av prosjektrapport i hht. frist definert av instituttet: Fredag 17. desember? 10. Masteroppgaven tas ut lørdag 15. januar 2022 (sannsynlig dato). Innlevering blir i så fall lørdag 11. juni 2022 ( uker). 33