Detail předmětu

Simulace technologických procesů

FSI-HPR Ak. rok: 2024/2025 Letní semestr

Předmět „Simulace technologických procesů“ navazuje svým obsahem na předmět „Počítačová podpora technologie“ a je zaměřen na rozšíření základních znalostí z oblasti numerického modelování technologických procesů, zejména technologie tváření, svařování a tepelného zpracování. V rámci přednášek jsou studenti podrobně seznámeni s podstatou základních numerických metod používaných v současné technické praxi a s využitím numerického modelování pro řešení problematik technologií tváření, svařování a tepelného zpracování materiálu. Praktická část – cvičení cílí především na obecné zásady tvorby výpočtových modelů, určených k analýze technologických procesů. Studenti tak získají znalosti pro samostatnou orientaci v problematice numerických simulací a analýz.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

Vstupní znalosti

Základní znalost strojírenské technologie a počítačová gramotnost.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Udělení klasifikovaného zápočtu je podmíněno vypracováním zadaných numerických analýz v rámci práce s vybraným softwarem a prokázáním teoretických znalostí v podobě písemného testu. Hodnotí se klasifikačním stupněm ECTS.


Účast na přednáškách je doporučená. Účast na cvičeních je povinná. Docházka do cvičení je pravidelně kontrolována a účast ve výuce je zaznamenávána. V případě zameškané výuky může učitel v odůvodněných případech stanovit náhradní zadání cvičení.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s podstatou, možnostmi využití a aplikací základních metod numerického modelování, a to zejména při řešení problematiky návrhu a optimalizace technologických procesů spojených s tvářením, svařováním a tepelným zpracováním. Předmět rovněž cílí na osvojení dovedností nutných pro práci se simulačními softwary ve zmíněných oblastech. 


Studenti budou seznámeni s teorií, jakož i s nejnovějšími poznatky v oboru numerických metod, používaných v současnosti v technické praxi. Získají základní dovednosti pro formulaci a řešení výpočetních modelů v oblastech tváření, svařování a tepelného zpracování materiálu.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program C-AKR-P: Akreditované předměty v CŽV, celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu
specializace CLS: Předměty letního semestru, volitelný

Program N-STG-P: Strojírenská technologie, magisterský navazující
specializace STG: Strojírenská technologie, povinně volitelný

Program N-STG-P: Strojírenská technologie, magisterský navazující
specializace STM: Strojírenská technologie a průmyslový management, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Osnova

1. Numerické modelování tvářecích procesů (základní přístupy; zahrnutí času a nelinearit do výpočtu; využití různých numerických metod)


2. Metoda konečných prvků v prostředí softwaru ANSYS (základní princip; řešení úloh tváření v softwaru ANSYS; základní etapy preprocessingu a postprocessingu)


3. Metoda konečných diferencí (základní princip; možnosti výpočtové sítě; diskretizace prostoru a času; rovnice vedení tepla – ilustrace využití MKD pro rozložení teplotního pole)


4. Metoda oddělených prvků (základní princip; tvrdá a měkká metoda; možnosti diskretizace a propojování elementů)


5. Metoda SPH (základní princip; váhová funkce a vyhlazovací vzdálenost; realizace okrajových podmínek)


6. Metoda hraničních prvků (základní princip; fundamentální řešení; možnosti diskretizace)


7. Metoda konečných objemů (úvod do hydrodynamiky; základní princip MKO; možnosti diskretizace; řešení rozhraní mezi dvěma typy médií)


8. Numerické simulace tepelného zpracování (cíle numerických analýz; simulace svařování v prostředí MKP)


9. Úvod do numerických simulací svařování (základní veličiny; vstupy a výstupy numerických analýz)


10. Metody řešení problematiky svařování (transientní metoda; metoda Macro Bead; lokálně globální metoda; metoda smršťování)


11. Tepelné procesy při svařování (struktura a vlastnosti svarového spoje a TOO; teplotní pole; teplotní cyklus)


12. Napětí a deformace při svařování (příčiny vzniku, modelování a měření)


13. Aplikace numerického modelování v technologiích tváření a svařování (praktické ukázky)

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Osnova

1. Základní postup při simulaci tvářecích procesů v softwaru ANSYS


2. Řešení zadané problematiky tváření v simulačním softwaru


3. Řešení zadané problematiky tváření v simulačním softwaru


4. Řešení zadané problematiky tváření v simulačním softwaru


5. Zadání a řešení samostatného projektu


6. Řešení samostatného projektu


7. Odevzdání a vyhodnocení zpracovávaného projektu


8. Úvod do numerické simulace svařování v softwaru SYSWeld


9. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru


10. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru


11. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru


12. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru


13. Závěrečný písemný test, klasifikovaný zápočet