Mekatronik Mühendisliği Önizleme
Lisans	TYYÇ: 6. Düzey	QF-EHEA: 1. Düzey	EQF-LLL: 6. Düzey

Course General Introduction Information

Ders Kodu:

MEK456

Course Name:

Sonlu Elemanlar Yöntemi

Ders Yarıyılı:

Bahar

Ders Kredileri:

AKTS

Öğretim Dili:

Ders Koşulu:

Ders İş Deneyimini Gerektiriyor mu?:

Hayır

Dersin Türü:

Alan Seçmeli

Dersin Seviyesi:

Lisans

TYYÇ:6. Düzey

QF-EHEA:1. Düzey

EQF-LLL:6. Düzey

Dersin Veriliş Şekli:

Yüz yüze

Dersin Koordinatörü:

Ar.Gör. YUSUF COŞKUN

Dersi Veren(ler):

Dersin Yardımcıları:

Dersin Amaç ve İçeriği

Dersin Amacı:

Sonlu Elemanlar Yöntemi dersinin amacı, öğrencilere karmaşık yapıların analiz ve tasarımında kullanılan temel bir mühendislik yöntemi olan sonlu elemanlar yöntemini öğretmektir. Bu yöntem, gerçek yapıların karmaşıklığını matematiksel olarak ifade etmek ve bu yapıların davranışlarını simüle etmek için kullanılan güçlü bir araçtır. Sonlu elemanlar yöntemi, mühendislik problemlerinin çözümünde ve yapıların optimizasyonunda yaygın olarak kullanılmaktadır. İşte Sonlu Elemanlar Yöntemi dersinin amacını detaylı olarak açıklayan unsurlar:

Ders Amacı:
Temel İlkelerin Anlaşılması:

Sonlu elemanlar yönteminin temel prensiplerini ve matematiksel altyapısını öğretmek.
Yapısal mekaniğin temel kavramlarını ve denklemlerini gözden geçirmek.
Yöntemin Uygulanabilirliğinin Öğrenilmesi:

Sonlu elemanlar yönteminin nasıl uygulanacağını ve gerçek yapıların modellenmesinde nasıl kullanılacağını öğretmek.
Farklı yapısal problemlerin sonlu elemanlar modellemesi için adımları ve teknikleri öğretmek.
Sonlu Elemanlar Yazılımlarının Kullanımının Pratikleştirilmesi:

Yaygın olarak kullanılan sonlu elemanlar analiz yazılımlarının (örneğin, ANSYS, Abaqus, COMSOL) kullanımını öğretmek.
Yazılımlar aracılığıyla farklı yapısal problemlerin çözümünü ve sonuçlarının yorumlanmasını sağlamak.
Gerçek Hayattaki Uygulamaların İncelenmesi:

Gerçek hayattaki mühendislik problemlerini sonlu elemanlar yöntemi ile nasıl çözebileceğini anlatmak.
Yapısal analiz ve tasarım projeleri üzerinden uygulamalı örnekler sunmak.
Analiz ve Tasarım Becerilerinin Geliştirilmesi:

Öğrencilerin karmaşık yapısal problemleri analiz etme ve çözme becerilerini geliştirmek.
Yapısal elemanların gerilme, burkulma, titreşim gibi farklı davranışlarını analiz etme becerilerini artırmak.
Optimizasyon ve Performans Geliştirmenin Öğretilmesi:

Yapısal optimizasyon tekniklerini ve tasarım iterasyonlarını sonlu elemanlar analizi ile nasıl entegre edileceğini öğretmek.
Yapısal performansı geliştirmek için sonlu elemanlar analizi sonuçlarının nasıl kullanılacağını anlatmak.
Proje Tabanlı Öğrenme Fırsatları Sunulması:

Öğrencilere karmaşık yapısal problemleri analiz etmek ve çözmek için proje tabanlı öğrenme fırsatları sunmak.
Gerçek dünya uygulamalarına dayalı projelerle öğrencilerin pratik deneyim kazanmasını sağlamak.
Sonlu Elemanlar Yöntemi dersi, öğrencilere mühendislik problemlerini çözme ve yapısal analiz becerilerini geliştirme fırsatı sunar. Ayrıca, öğrencilerin endüstriyel uygulamalar ve araştırma projelerinde sonlu elemanlar yöntemini etkin bir şekilde kullanabilmelerini sağlayarak, mühendislik kariyerlerinde başarılı olmalarına katkıda bulunur.

Dersin İçeriği:

1. Giriş ve Temel Kavramlar
Sonlu elemanlar yöntemi nedir?
Tarihçesi ve gelişimi
Uygulama alanları ve önemi
2. Temel Matematiksel ve Mekanik Kavramlar
Vektör ve tensörlerin gözden geçirilmesi
Tensör notasyonu ve temel operatörler
Kontinuum mekaniği prensipleri
3. Sonlu Elemanlar Temel İlkeleri
Varyasyon prensibi ve ilkesi
Sonlu elemanlar yönteminin temel prensipleri
Birleşim fonksiyonları ve çözüm alanı
4. Sonlu Elemanlar Formülasyonları
Sürekli ortamların sonlu elemanlar formülasyonları
İzoparametrik elementler ve geometrik dönüşümler
İki ve üç boyutlu element tipleri
5. Sonlu Elemanlar Analizinde Doğrusal ve Doğrusal Olmayan Problemler
Doğrusal elastikite ve lineer problemler
Doğrusal olmayan malzeme modelleri ve problemler
Geometrik ve malzeme doğrusallığından sapma analizi
6. Sonlu Elemanlar Analizinde Radyal Kuvvetler ve Titreşimler
Radyal kuvvetler ve termal etkilerin sonlu elemanlar analizi
Serbest titreşim analizi ve modal çözümler
7. Sonlu Elemanlar Analizinde Dinamik Problemler
Zaman alanında dinamik analiz teknikleri
Darbe yüklemeleri ve dinamik tepkilerin analizi
Modal analiz ve sistem dinamiği
8. Sonlu Elemanlar Yazılımları ve Uygulamaları
ANSYS, Abaqus, COMSOL gibi sonlu elemanlar yazılımlarının kullanımı
Gerçek dünya uygulamaları ve endüstriyel projelerin analizi
9. Optimizasyon ve Tasarım Optimizasyonu
Topoloji optimizasyonu ve yapısal tasarım optimizasyonu
Sonlu elemanlar analizi sonuçlarının optimizasyon süreçlerine entegrasyonu
10. Sonlu Elemanlar Yönteminde İleri Konular
Yüksek dereceli sonlu elemanlar ve p-adaptasyon teknikleri
Süper elemanlar, Yüzey temsilcisi ve Parçacık tabanlı yöntemler
Bu içerik genellikle bir akademik dönem veya iki dönemlik bir kurs için tasarlanmıştır ve öğrencilere sonlu elemanlar yöntemi konusunda geniş bir temel sağlar. Öğrenciler, bu dersin sonunda gerçek dünya mühendislik problemlerini analiz etme ve çözme becerileri kazanırlar.

Öğrenme Kazanımları

Bu dersi başarıyla tamamlayabilen öğrenciler;
1) Sonlu Elemanlar Yönteminin Temel İlkeleri: Sonlu elemanlar yönteminin temel prensiplerini ve matematiksel altyapısını anlamak. Varyasyonel prensipler ve sonlu elemanlar yaklaşımı arasındaki ilişkiyi kavramak. Sonlu Elemanlar Yöntemi Uygulamaları: Gerçek yapıların modellenmesi ve analiz edilmesi için sonlu elemanlar yöntemini uygulamak. Farklı mühendislik problemlerini sonlu elemanlar yöntemiyle çözebilmek. Sonlu Elemanlar Yazılımlarının Kullanımı: ANSYS, Abaqus, LS-DYNA gibi sonlu elemanlar yazılımlarını kullanarak analiz yapabilme becerisi kazanmak. Yazılımların arayüzlerini ve işlevlerini etkin bir şekilde kullanabilmek. Yapısal Davranışın Analizi: Yapısal mukavemet, burkulma, titreşim ve termal analiz gibi farklı yapısal davranışları analiz edebilmek. Farklı malzeme modellerini ve yüklemeleri kullanarak yapısal davranışın tahmin edilmesi. Sonlu Elemanlar Analizinin Yorumlanması: Sonlu elemanlar analizi sonuçlarını yorumlayabilmek ve gerçek dünya problemlerine ilişkin çıkarımlar yapabilmek. Analiz sonuçlarının doğruluğunu değerlendirebilmek ve sonuçların güvenilirliğini sorgulayabilmek. Optimizasyon ve Tasarım İterasyonları: Sonlu elemanlar analizi sonuçlarını kullanarak yapısal tasarım optimizasyonu yapabilme becerisi kazanmak. Tasarım iterasyonları yaparak yapısal performansı iyileştirebilmek. Mühendislik Uygulamaları: Mühendislik problemlerine sonlu elemanlar yöntemiyle yaklaşabilme ve çözüm üretebilme yeteneği kazanmak. Gerçek dünya problemlerine yönelik uygulamalı projelerde sonlu elemanlar yöntemini kullanabilmek. Problem Çözme ve Eleştirel Düşünme Yeteneği: Karmaşık mühendislik problemlerini analiz etme, parçalama ve çözme yeteneği kazanmak. Alternatif çözüm yaklaşımlarını değerlendirebilmek ve eleştirel bir bakış açısıyla problemlere yaklaşabilmek.

Ders Akış Planı

Hafta	Konu	Ön Hazırlık
1)	Doğrusal elastisite ve mukavemet teorisi Doğrusal elastik yapıların sonlu elemanlar analizi Sonlu elemanlar yöntemiyle gerilme, burkulma ve titreşim analizi Malzeme doğrusallığından sapma ve geometrik doğrusallık Malzeme modelleri: elastoplastikite, hiperelastisite, viskoelastisite Doğrusal olmayan yapıların sonlu elemanlar analizi	Temel Mekanik ve Matematik Kursları: Vektörler, matrisler, diferansiyel denklemler gibi temel matematik konularının gözden geçirilmesi. Mukavemet, malzeme bilimi, dinamik gibi temel mühendislik derslerinin önemli kavramlarının anlaşılması. Online Ders Videoları: YouTube gibi platformlarda bulunan sonlu elemanlar yöntemiyle ilgili ders videolarının izlenmesi. Temel konuların tanıtımı ve örnek problemlerin çözümü için videoların incelenmesi. Online Ders Notları ve Kaynaklar: Üniversitelerin ders notlarının ve sunumlarının bulunduğu online platformlardan yararlanılması. Ders notlarının ve kaynak materyallerin önceden incelenerek temel kavramların anlaşılması. Sonlu Elemanlar Yöntemi Kitapları: Dersin temel kitaplarından bazı bölümlerin önceden okunması veya gözden geçirilmesi. Özellikle sonlu elemanlar yöntemi prensiplerini anlatan ve temel konuları ele alan kitapların kullanılması. Temel Matematik ve Programlama Egzersizleri: Matlab, Python gibi programlama dilleriyle temel matematiksel problemlerin çözülmesi. Temel matematik kavramlarını pekiştirmek için soru çözümleri ve egzersizlerin yapılması.

Kaynaklar

Ders Notları / Kitaplar:

Ders Notları:
"Introduction to the Finite Element Method: Theory, Programming, and Applications"

Yazar: Erik G. Thompson, Samuel Beale, and P. Wriggers
İçerik: Temel sonlu elemanlar yöntemi prensipleri, uygulamalar ve programlama konularını kapsayan kapsamlı bir kaynak.
"A First Course in the Finite Element Method"

Yazar: Daryl L. Logan
İçerik: Sonlu elemanlar yönteminin temel prensipleri, çeşitli mühendislik problemleri için sonlu elemanlar çözüm teknikleri ve pratik uygulamalar.

Diğer Kaynaklar:

"Finite Element Analysis: Theory and Application with ANSYS"

Yazar: Saeed Moaveni
İçerik: ANSYS yazılımı kullanılarak sonlu elemanlar yönteminin teorik ve pratik uygulamalarını içeren bir ders kitabı.
"Practical Finite Element Analysis"

Yazar: Nitin S. Gokhale
İçerik: Gerçek dünya mühendislik problemleri üzerinden sonlu elemanlar analizi yöntemlerinin uygulanması hakkında kapsamlı bir kılavuz.
"Fundamentals of Finite Element Analysis"

Yazar: David V. Hutton
İçerik: Sonlu elemanlar yönteminin temel prensipleri, matematiksel temelleri ve uygulamaları hakkında genel bir kılavuz.
"An Introduction to the Finite Element Method"

Yazar: J. N. Reddy
İçerik: Sonlu elemanlar yönteminin genel prensipleri, çeşitli uygulamaları ve gelişmiş konular hakkında detaylı bir ders kitabı.

Ders - Öğrenme Kazanımı İlişkisi

Etkisi Yok	1 En Düşük	2 Orta	3 En Yüksek

	Dersin Program Kazanımlarına Etkisi	Katkı Payı
1)	Matematik, fen bilimleri ve ilgili mühendislik disiplinine özgü konularda yeterli bilgi birikimi; bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri, karmaşık mühendislik problemlerinde kullanabilme becerisi
2)	Karmaşık mühendislik problemlerini saptama, tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi; bu amaçla uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçme ve uygulama becerisi.
3)	Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlama becerisi; bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygulama becerisi.
4)	Mühendislik uygulamalarında karşılaşılan karmaşık problemlerin analizi ve çözümü için gerekli olan modern teknik ve araçları geliştirme, seçme ve kullanma becerisi; bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanma becerisi.
5)	Karmaşık mühendislik problemlerinin veya disipline özgü araştırma konularının incelenmesi için deney tasarlama, deney yapma, veri toplama, sonuçları analiz etme ve yorumlama becerisi.
6)	Disiplin içi ve çok disiplinli takımlarda etkin biçimde çalışabilme becerisi; bireysel çalışma becerisi.
7)	Türkçe sözlü ve yazılı etkin iletişim kurma becerisi; en az bir yabancı dil bilgisi; etkin rapor yazma ve yazılı raporları anlama, tasarım ve üretim raporları hazırlayabilme, etkin sunum yapabilme, açık ve anlaşılır talimat verme ve alma becerisi.
8)	Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği bilinci; bilgiye erişebilme, bilim ve teknolojideki gelişmeleri izleme ve kendini sürekli yenileme becerisi.
9)	Etik ilkelerine uygun davranma, mesleki ve etik sorumluluk bilinci; mühendislik uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi.
10)	Proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi, iş hayatındaki uygulamalar hakkında bilgi; girişimcilik, yenilikçilik hakkında farkındalık; sürdürülebilir kalkınma hakkında bilgi.
11)	Mühendislik uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ve çağın mühendislik alanına yansıyan sorunları hakkında bilgi; mühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık.

Öğrenme Etkinliği ve Öğretme Yöntemleri

Anlatım
Ders
Ödev
Uygulama (Modelleme, Tasarım, Maket, Simülasyon, Deney vs.)

Ölçme ve Değerlendirme Yöntemleri ve Kriterleri

Yazılı Sınav (Açık uçlu sorular, çoktan seçmeli, doğru yanlış, eşleştirme, boşluk doldurma, sıralama)
Ödev
Uygulama
Bilgisayar Destekli Sunum

Ölçme ve Değerlendirme

Yarıyıl İçi Çalışmaları	Aktivite Sayısı	Katkı Payı
Ödev	2	% 10
Ara Sınavlar	1	% 40
Final	1	% 50
Toplam		% 100
YARIYIL İÇİ ÇALIŞMALARININ BAŞARI NOTU KATKISI		% 50
YARIYIL SONU ÇALIŞMALARININ BAŞARI NOTUNA KATKISI		% 50
Toplam		% 100

İş Yükü ve AKTS Kredisi Hesaplaması

Aktiviteler	Aktivite Sayısı	Aktiviteye Hazırlık	Aktivitede Harçanan Süre	Aktivite Gereksinimi İçin Süre	İş Yükü
Ders Saati	14	4			56
Derse Özgü Staj	14	8			112
Ödevler	1	4			4
Ara Sınavlar	1	2			2
Final	1	2			2
Toplam İş Yükü					176