Tentamen numerieke analyse van continua I

Vergelijkbare documenten
Tentamen numerieke analyse van continua I

Eindtoets: Numerieke Analyse van Continua

Voorblad bij tentamen

Voorblad bij tentamen

woensdag 6 augustus 2008, u Code: 8W020, BMT 1.3 Faculteit Biomedische Technologie Technische Universiteit Eindhoven

Tentamen optimaal sturen , uur. 4 vraagstukken

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

TENTAMEN WISKUNDIGE BEELDVERWERKINGSTECHNIEKEN

Tentamen. Elektriciteit en Magnetisme 1. Woensdag 20 juni :00-12:00. Leg je collegekaart aan de rechterkant van de tafel.

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Biomedische Technologie, groep Cardiovasculaire Biomechanica

extra oefeningen HOOFDSTUK 4 VMBO 4

TENTAMEN WISKUNDIGE BEELDVERWERKINGSTECHNIEKEN

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Biomedische Technologie, groep Cardiovasculaire Biomechanica

Solid Mechanics (4MB00) Toets 2 versie 4

168 HOOFDSTUK 5. REEKSONTWIKKELINGEN

== Hertentamen Analyse 1 == Dinsdag 25 maart 2008, u

Paragraaf 4.1 : Kwadratische formules

3. Bepaal de convergentie-eigenschappen (absoluut convergent, voorwaardelijk convergent, divergent) van de volgende reeksen: n=1. ( 1) n (n + 1)x 2n.

Lees onderstaande goed door. Je niet houden aan de instructies heeft direct gevolgen voor de beoordeling.

Examen VWO. Wiskunde B Profi

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT TECHNISCHE NATUURKUNDE GROEP TRANSPORTFYSICA

Functies van één veranderlijke

Opgaven bij het vormen van ruimte: van Poincaré tot Perelman

Tentamen Simulaties van biochemische systemen - 8C110 3 juli uur

Solid Mechanics (4MB00) Toets 2 versie 1

V Kegelsneden en Kwadratische Vormen in R. IV.0 Inleiding

Tentamen Simulaties van biochemische systemen - 8C Juni uur

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Tentamen Lineaire Algebra voor ST (2DS06) op , uur.

Examen VWO. wiskunde B1

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

Hoofdstuk 6 - de afgeleide functie

Examen VWO. wiskunde B1,2. tijdvak 1 dinsdag 2 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Lineaire Algebra voor ST

Tussentoets 2 Mechanica 4RA03 17 oktober 2012 van 9:45 10:30 uur

Eindexamen wiskunde B1 vwo 2005-I

Achter het correctievoorschrift is een aanvulling op het correctievoorschrift opgenomen.

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

HERTENTAMEN WISKUNDIGE BEELDVERWERKINGSTECHNIEKEN

Examen VWO. Wiskunde B1,2 (nieuwe stijl)

Informatica: C# WPO 8

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN

More points, lines, and planes

TENTAMEN LINEAIRE ALGEBRA 1 donderdag 23 december 2004,

Tentamen Fysica in de Fysiologie (8N070) deel AB herkansing, blad 1/5

Verbanden en functies

Hertentamen Lineaire Schakelingen (EE1C11)

1.0 Voorkennis. Voorbeeld 1: Los op: 6x + 28 = 30 10x.

Checklist Wiskunde B HAVO HML

10.0 Voorkennis. cos( ) = -cos( ) = -½ 3. [cos is x-coördinaat] sin( ) = -sin( ) = -½ 3. [sin is y-coördinaat] Willem-Jan van der Zanden

Antwoordformulier CTB1310 Constructiemechanica 2 ~ ~ 5 ECTS ^^^^'^

Controle: Bekijk nu of aan het evenwicht wordt voldaan voor het deel BC, daarvoor zijn immers alle scharnierkracten bekend

Mechanica van Materialen: Voorbeeldoefeningen uit de cursus

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

Uitwerkingen van het Tentamen Moleculaire Simulaties - 8C Januari uur

Lineaire Algebra voor ST

Tentamen Analyse van Continua

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Uitwerking van het tentamen Inleiding Signalen (2Y490) op 15 augustus 2003

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Uitwerking Tentamen Basiswiskunde, 2DL03, woensdag 3 oktober 2007.

Achter het correctievoorschrift is een aanvulling op het correctievoorschrift opgenomen.

Examen VWO. Wiskunde B1,2 (nieuwe stijl)

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

Examen HAVO. wiskunde B. tijdvak 2 woensdag 19 juni uur

Schriftelijke zitting Systeem- en regeltechniek 2 (WB2207) 31 januari 2008 van 9:00 tot 12:00 uur

Eindexamen wiskunde B1-2 havo 2003-II

PROJECT 1: Kinematics of a four-bar mechanism

Tentamen io1030 Product in werking (vragenblad) Maandag 12 april 2010; 18:00 21:00 uur

Hertentamen Lineaire Schakelingen (EE1300)

{neem f(x) = 3} {haakjes uitwerken} {vereenvoudig}

Hoger Algemeen Voortgezet Onderwijs Tijdvak 2 Woensdag 22 juni uur

8.1 Rekenen met complexe getallen [1]

1. Orthogonale Hyperbolen

Tentamen. Elektriciteit en Magnetisme 1. Woensdag 22 juni :00-12:00. Schrijf op elk vel uw naam en studentnummer. Schrijf leesbaar.

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

Tentamen Simulaties van biochemische systemen - 8C110 8 April uur

Naam:... Studentnummer:...

Technische Universiteit Delft. ANTWOORDEN van Tentamen Gewone differentiaalvergelijkingen, TW2030 Vrijdag 30 januari 2015,

Tentamen Elektromagnetisme 1 (NS-103B)

De twee schepen komen niet precies op hetzelfde moment in S aan.

Opgave 1: waardering 20 punten... gebruik van MATLAB

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

Tentamen Elektromagnetisme (NS-103B)

Een checklist is een opsomming van de dingen die je moet weten en kunnen. HAVO 4 wiskunde B...

Schriftelijk examen: theorie en oefeningen Fysica: elektromagnetisme

Examen VWO. wiskunde B1,2. tijdvak 2 woensdag 20 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

uuur , DF en DB met kentallen. b) Laat zien door twee keer de stelling van Pythagoras in een rechthoekige uuur

UITWERKINGSFORMULIER. Tentamen CT1031 CONSTRUCTIEMECHANICA 1 2 november 2009, 09:00 12:00 uur

Eindexamen wiskunde B1 vwo 2007-II

BIOFYSICA: Toets I.4. Dynamica: Oplossing

Examen VWO. wiskunde B1. tijdvak 2 woensdag 20 juni uur

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

OEFENOPGAVEN BIJ HET TENTAMEN ANALYSE 1 (COLLEGE NAJAAR 2006). (z + 2i) 4 = 16. y 4y + 5y = 0 y(0) = 1, y (0) = 2. { 1 + xc 1 voor x > 0.

TRILLINGEN EN GOLVEN HANDOUT FOURIER

Moleculaire Modellering & Wiskunde

Construerende Technische Wetenschappen

Schriftelijke zitting Systeem- en regeltechniek 2 (WB2207) 18 januari 2010 van 14:00 tot 17:00 uur

UNIVERSITEIT TWENTE Faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica

Eerste orde partiële differentiaalvergelijkingen

Hertentamen Elektromagnetisme: Theorie (NS-107B)

dx; (ii) * Bewijs dat voor elke f, continu ondersteld in [0, a]: dx te berekenen.(oef cursus) Gegeven is de bepaalde integraal I n = π

Transcriptie:

Tentamen numerieke analyse van continua I Donderdag 13 november 2008; 14.00-17.00 Code: 8W030, BMT 3.1 Faculteit Biomedische Technologie Technische Universiteit Eindhoven Het eamen is een volledig open boek eamen. Het bestaat uit 10 opgaven. Elke opgave levert een maimum van 10 punten op. Vraagstuk 1: Een één-dimensionaal element heeft 4 knopen die liggen op de posities als gegeven in onderstaande figuur. element -3-2 -1 0 1 2 Geef de 4 vormfuncties N i (i=1,2,3,4) die behoren bij dit element. Vraagstuk 2: Gegeven is de volgende integraal: 2 0 2 3 + 1 d Bereken een benaderingsoplossing voor deze integraal door gebruik te maken van een numerieke 2-punts Gauss integratie. Vraagstuk 3: Bewijs dat numerieke integratie van de kwadratische functie f() = a + b + c 2 (met a, b en c willekeurige constanten) op het domein 1 1 met behulp van 2-punts Gauss integratie tot de eacte oplossing van de integraal leidt. 1

Vraagstuk 4: Een eindige-elementen-mesh wordt gegeven in de onderstaande figuur. Het bijbehorende y 6 7 (4) (3) 4 5 (5) (1) (2) 1 2 3 top array is (in MATLAB format): top =[1 2 5 4 2 3 5 0 4 5 6 0 5 7 6 0 3 7 5 0] Het dest array (in MATLAB format) wordt gegeven door: dest = [4 ; 1 ; 5 ; 3 ; 2 ; 7 ; 6] Geef het bijbehorende array pos. Vraagstuk 5: Bij de mesh van opgave 4 wordt het volgende array usercurves gegeven (MATLAB format): usercurves = [1 2 3 3 7 0 7 6 0 6 4 1] Het oplossingsarray sol wordt gegeven door(matlab format): sol =[0.3 ; 0.4 ; -0.2 ; 0.5 ; -0.7 ; 0.8 ; 0.0] Bereken de som van de oplossingen in de knooppunten op usercurve 4. Gebruik ook de gegevens bij opgave 4. 2

Vraagstuk 6: We willen de twee-dimensionale diffusievergelijking oplossen met de eindige elementen methode: (c u) + f = 0. De zwakke formulering leidt tot de volgende vergelijking: N el v T e K e ue = v T e f e, e=1 N el e=1 waarbij de elementmatri K e wordt gegeven door: K e = Ω e c ( N T N + N N T) y y dω. We kiezen c = 1. Verder kiezen we een element met 4 knooppunten dat in het globale assenstelsel ligt als gegeven is in de figuur. Een programma om de matri numeriek uit y 1-1 1-1 te rekenen m.b.v. 4-punts Gauss integratie zou de volgende opzet kunnen hebben: c = 1; % coordinaten van de integratiepunten coordint=[ ; ; ; ]; % startwaarde voor de te berekenen matri K=zeros(4); %loop over integratiepunten for i=1:4 = coordint(i,1); y = coordint(i,2); dnd=[ ; ; ; ]; dndy=[ ; ; ; ]; K = ; end K Maak het programma af en geef de matri K e (schrijf het programma ook uit op uw antwoordvel, zodat de docent kan zien waar het eventueel fout gaat). 3

Vraagstuk 7: We willen de volgende gewone differentiaalvergelijking voor u = u(t) oplossen: du dt + Au = sin(ωt) Daarbij zijn ω en A constanten en is t de tijd. We verdelen de tijdas in N discrete tijdsintervallen. We schrijven u n+1 = u(t n+1 ) en u n = u(t n ). Leidt een relatie af waarmee u n+1 te bepalen is als u n bekend is. We gebruiken daarvoor een θ schema met θ = 0.5 (Crank-Nicholson). Let op: er wordt alleen gevraagd om het recursieve schema. Er wordt niet gevraagd de vergelijking daadwerkelijk op te lossen! Vraagstuk 8: Een stukje dun weefsel bevindt zich in een vloeistof met aan één zijde een hoge concentratie van een stof en aan de andere zijde een lage concentratie. Er wordt een vloeistofstroom door het (poreuze) weefsel geforceerd van de kant met een lage concentratie naar de kant waar die hoog is, zie figuur. concentratie laag v Weefsel concentratie hoog 1 mm Een onderzoeker wil weten wat de concentratieverdeling van de stof in het weefsel is bij een gegeven snelheid van de vloeistof. Daartoe wil hij de een-dimensionale convectiediffusievergelijking oplossen en gebruikt daarvoor een mesh met 10 lineaire elementen. De lengte van het domein waarop wordt gerekend is 1 [mm]. Voor de diffusieconstante van het domein geldt: c = 8 10 5 [mm 2 s 1 ]. Bij welke snelheid v van de hoofdstroming verwacht u op grond van deze gegevens stabiliteitsproblemen bij het numeriek oplossen? 4

Vraagstuk 9: In een testopstelling wordt een doorbuiging van een balkje gebruikt om krachten te meten. Om de dimensies goed te krijgen doet de onderzoeker een aantal analyses met het model als gegeven in de figuur. In de figuur wordt aangegeven welke userpoints en y 7 (5) 8 III (9) (10) 15 4 (3) 5 (4) 6 (6) I (7) II (8) 5 1 (1) 2 (2) 3 9 10 usercurves gedefinieerd kunnen worden om het model te maken. De afmetingen zijn in millimeters. Je kunt uitgaan van een toestand van vlakke spanning. Gebruik bi-lineaire rechthoekige elementen. Subarea I kan worden gemodelleerd met 10 5 elementen. Subarea II met 3 5 elementen en subarea III met 3 10 elementen. De verplaatsingen van de onderrand (y = 0) van het model moeten worden onderdrukt. Op userpoint 7 wordt een kracht voorgeschreven in -richting met grootte 0.01 N. De E-modulus is 100 [N mm 2 ], de dwarscontractiecoëfficiënt is 0.3 [-]. Bereken de horizontale verplaatsing van de balk in userpoint 7 (plaats waar de kracht aangrijpt). 5

Vraagstuk 10: Een eindige elementen mesh voor een twee-dimensionaal vaste-stof-probleem met 3 rechthoekige 4-knoops elementen is gegeven in onderstaande figuur. Er werkt geen verdeelde belasting. y F 1 7 8 F 2 4 5 6 1 2 3 De bijbehorende dest-matri wordt (in MATLAB format) gegeven door: dest=[1 2 ; 3 4 ; 5 6 ; 7 8 ; 9 10 ; 11 12 ; 13 14 ; 15 16 ] De verplaatsing van knoop 1 wordt in twee richtingen onderdrukt, de verplaatsing van knoop 3 wordt onderdrukt in y-richting. Op knoop 8 werkt een kracht F 1 (voor richting zie figuur), op knoop 4 werkt een kracht F 2 in negatieve -richting. Na alle stappen tot en met de assemblage van de eindige elementen leiden de evenwichtsvergelijkingen tot een stelsel K u = f. Geef aan, welke vrijheidsgraden in de rechterlidvector f onbekend zijn, welke een bekende voorgeschreven waarde ongelijk aan nul hebben en welke gelijk zijn aan nul. 6