Detail předmětu
Řešení základních úloh mechaniky těles pomocí MKP
FSI-6KP Ak. rok: 2020/2021 Letní semestr
Studující se v průběhu předmětu seznámí s teoretickými základy metody konečných prvků, s podstatou numerického výpočtového modelování a s fundamentálními praktickými znalostmi, které jsou aplikovány na typických úlohách mechaniky těles. Úlohy jsou rozděleny dle úrovně geometrie na 1D, 2D a 3D. Dominantně je předmět zaměřen na lineární statické strukturní analýzy, ale bude taktéž probrán úvod do dynamických analýz a analýz týkajících se vedení tepla. Výše uvedené bude procvičováno ve výpočtovém prostředí ANSYS Workbench. Nutnými výstupními znalostmi z předmětu jsou: 1) ovládnutí výpočtového prostředí, 2) pochopení správné úrovně výpočtového modelu (zahrnutí podstatných veličin), 3) analýza/posouzení/verifikace získaných výsledků, 4) teoretický základ MKP.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
4
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Studenti si osvojí základní pojmy z oboru metody konečných prvků. Naučí se MKP požívat k řešení problémů mechaniky kontinua na složitých dvou i trojrozměrných oblastech jako nadstavbu k dosud poznaným řešením analytickým. Použitelnost získaných znalostí je ve všech oborech mechaniky kontinua pevné i fluidní fáze pro všechny konstrukční i technologické směry inženýrského studia.
Prerekvizity
Maticová symbolika, lineární algebra, funkce jedné a více proměnných, diferenciální a integrální počet, základy dynamiky, pružnosti a vedení tepla.
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
Požadavky pro klasifikovaný zápočet:
- aktivní účast ve cvičeních
- min. 50% bodů z písemného testu základních znalostí
- samostatné zpracování a prezentace zadaného semestrálního projektu.
Učební cíle
Cílem kursu je seznámit studenty se základními principy metody konečných prvků a s její pratickou aplikací při modelování různých problémů mechaniky kontinua. Výuka je konkrétně zaměřena na použití programového systému ANSYS, který je rozšířen na vysokých školách, vědeckých ústavech a v průmyslových podnicích u nás i v zahraničí.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Účast na cvičení je povinná. Vedoucí cvičení provádějí průběžnou kontrolu přítomnosti studentů, jejich aktivity a základních znalostí. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program B3A-P: Aplikované vědy v inženýrství, bakalářský
obor B-FIN: Fyzikální inženýrství a nanotechnologie, volitelný
Program B3S-P: Strojírenství, bakalářský
obor B-STI: Základy strojního inženýrství, povinně volitelný
Program B3S-P: Strojírenství, bakalářský
obor B-VSY: Výrobní technika, povinný
Program M2A-P: Aplikované vědy v inženýrství, magisterský navazující
obor M-MAI: Matematické inženýrství, volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Úvod do metody konečných prvků.
2. Prutové prvky, rámové a příhradové konstrukce.
3. Prutové prvky, nosníky a rámy.
4. Rovinné prvky, rovinná napjatost, rovinná deformace a osová symetrie.
5. Teoretické základy metody konečných prvků.
6. Prostorové a skořepinové prvky.
7. Způsoby vytvoření konečnoprvkové sítě a zadávání okrajových podmínek.
8. Řešení úloh dynamiky.
9. Představení systému ABAQUS.
10. Řešení úloh vedení tepla.
11. Programovaní maker (APDL).
12. Teorie modelování.
13. Hardwarové prostředky pro řešení MKP úloh.
Cvičení s počítačovou podporou
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Seznámení s programem ANSYS Workbench.
2. Prutové soustavy.
3. Nosníky, rámy.
4. Rovinné úlohy, rovinné prvky (RN, RD).
5. Rovinné úlohy, rovinné prvky (osová symetrie).
6. Prostorové úlohy, tělesové a skořepinové prvky.
7. Teplotní úlohy.
8. Výpočet vlastních frekvencí a tvarů.
9. Samostatná práce na projektu.
10. Samostatná práce na projektu.
11. Samostatná práce na projektu.
12. Samostatná práce na projektu.
13. Prezentace projektů – hodnocení studentů.