Detail předmětu

Metoda konečných prvků - ANSYS Classic

FSI-ZSY-A Ak. rok: 2018/2019 Zimní semestr

Řešení problémů mechaniky kontinua. Metoda konečných prvků jako variační metoda. Algoritmus metody. Sestavování základní rovnice MKP. Řešení základní soustavy rovnic MKP. Typy konečných prvků. Konvergence a odhad chyby řešení. Řešení nelineárních úloh pomocí MKP. Programový systém ANSYS Classic – řešení praktických úloh. Prostředí programu, preprocessing – modelování geometrie, diskretizace, vlastní řešení, postprocessing – prezentace a analýza výsledků.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Martin Vrbka, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav konstruování

Výsledky učení předmětu

Studenti si osvojí základy metody konečných prvků zejména s důrazem na její praktické aplikace. Budou schopni provádět strukturální analýzy pomocí metody konečných prvků.

Prerekvizity

Předpokládají se znalosti z oblasti mechaniky těles, matematiky, numerických metod, konstruování strojů a CAD systémů.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení klasifikovaného zápočtu: aktivní účast na cvičeních, úspěšné složení testu (8. týden) ze základů teorie metody konečných prvků.

Učební cíle

Cílem kurzu je seznámit studenty se základními principy metody konečných prvků (MKP) a s její praktickou aplikací při modelování různých problémů mechaniky kontinua. Výuka je konkrétně zaměřena na použití programového systému ANSYS Classic, který je rozšířen na vysokých školách, vědeckých pracovištích a v průmyslových podnicích u nás i v zahraničí.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na přednáškách je doporučená, účast na cvičeních je povinná a kontrolovaná vyučujícím. 1 omluvená absence je tolerována bez nutnosti náhrady. V případě dlouhodobé nepřítomnosti je náhrada zameškané výuky v kompetenci vedoucího cvičení.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program M2I-P: Strojní inženýrství, magisterský navazující
obor M-KSI: Konstrukční inženýrství, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

5 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. David Nečas, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do metody konečných prvků. Základní rovnice a veličiny obecné pružnosti.
Lagrangeův variační princip. Ritzova metoda, MKP jako variační metoda.
2. Ilustrace MKP na 1D úloze, sestavování základní maticové rovnice MKP.
Prutové prvky přenášející tah nebo tlak ve 2D a 3D. Nosníkové prvky ve 2D a 3D.
3. Tělesové prvky ve 2D a 3D – úvod, lineární trojúhelník a lineární čtyřstěn.
Tělesové prvky ve 2D a 3D – isoparametrické prvky; volba typu prvku, tvar prvku a jeho přesnost, volná a mapovaná síť, diskretizace zatížení.
4. Přímé a iterační metody řešení základní rovnice MKP. Skořepinové prvky.
5. Nelineární úlohy mechaniky kontinua I. – kontaktní úlohy. Nelineární úlohy mechaniky kontinua II. – geometrická a materiálová nelinearita. Konvergence a odhad chyby řešení. Adaptivní tvorba sítě, h-metoda, p-metoda.

Cvičení s počítačovou podporou

30 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Daniel Kvarda, Ph.D.

Osnova

1. Úvodní úloha – modelování tahová zkouška.
2. Modelování geometrie – 2D úloha.
3. Modelování geometrie – 3D úloha.
4. Prutové prvky přenášející tah a tlak (2D a 3D úloha).
5. Nosníkové prvky (2D a 3D úloha). Zatížení vlastní tíhou.
6. Statická strukturální úloha ve 2D.
7. Statická strukturální úloha ve 3D.
8. Deformačně-napěťová analýza tělesa s vrubem.
9. Skořepinové prvky, řešení napjatosti T-kusu potrubí (tenkostěnná konstrukce).
10. Kontakt kuličky s rovinnou podložkou – tvorba výpočtového modelu.
11. Kontakt kuličky s rovinnou podložkou – řešení a analýza výsledků.
12. Pokročilejší kontaktní úlohy (např. nalisovaný spoj). Základy APDL.