Detail předmětu
Simulace technologických procesů
FSI-HPR Ak. rok: 2025/2026 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
Zajišťuje ústav
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.
Studijní opory
Použití předmětu ve studijních plánech
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., povinná
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