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

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.