Detail předmětu
Řešení základních úloh mechaniky těles pomocí MKP
FSI-6KP Ak. rok: 2021/2022 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 N-MAI-P: Matematické inženýrství, magisterský navazující, volitelný
Program B-VTE-P: Výrobní technika, bakalářský, povinný
Program B-FIN-P: Fyzikální inženýrství a nanotechnologie, bakalářský, volitelný
Program B3S-P: Strojírenství, bakalářský
obor B-STI: Základy strojního inženýrství, povinně volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
– Úvod do metody konečných prvků.
- Teoretické základy metody konečných prvků.
- Prutové prvky, rámové a příhradové konstrukce.
- Prutové prvky, nosníky a rámy.
- Rovinné prvky, rovinná napjatost, rovinná deformace a osová symetrie.
- Prostorové a skořepinové prvky.
- Způsoby vytvoření konečnoprvkové sítě a zadávání okrajových podmínek.
- Řešení úloh dynamiky.
- Představení systému ABAQUS.
- Řešení úloh vedení tepla.
- Teorie modelování.
Cvičení s počítačovou podporou
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. – 7.
- Seznámení s programem ANSYS Workbench
- Nosníky, rámy, prutové soustavy
- Rovinné úlohy (rovinná napjatost, rovinná deformace, osová symetrie)
- Prostorové úlohy (tělesové a skořepinové prvky)
- Teplotní úlohy
- Výpočet vlastních frekvencí a tvarů
- Dynamické úlohy
8. – 12.
- Samostatná práce na projektu.
13.
- Prezentace projektů – hodnocení studentů.