Detail předmětu

Matematické modelování

FSI-PMM Ak. rok: 2025/2026 Letní semestr

Díky rozvoji počítačové technologie se numerická simulace stala silným nástrojem při návrhu a optimalizaci slévárenských procesů. Matematické modelování je zaměřeno na odladění navržených technologií již ve fázi přípravy výroby, tak aby bylo možné se vyhnout nákladnému experimentálnímu testování. Numerická simulace slévárenských procesů v sobě spojuje numerické metody, fyziku a počítačovou podporu technologie. S využitím matematického modelování je možné studovat slévárenské procesy během proudění kovu, tuhnutí a chladnutí odlitku.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

Ing. Vladimír Krutiš, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav strojírenské technologie

Vstupní znalosti

Základní znalosti z oblasti slévárenské technologie, základy proudění tekutin a přenosu tepla, základní počítačové dovednosti

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Zápočet – optimalizace výrobní technologie pro zadaný odlitek, účast na cvičeních, splnění podmínek průběžné kontroly
Zkouška – písemná a ústní část
Účast na cvičeních je povinná. Absence bude řešena individuálním zadáním úkolu.

Učební cíle

Cílem kursu je podat ucelený přehled o fázích přípravy numerické simulace, možnostech počítačové podpory slévárenské technologie ve fázi návrhu výroby odlitku.


Studenti získají znalosti o 3D modelování odlitků, definici počátečních a okrajových podmínkách výpočtu, vyhodnocení a ověřování výsledků simulací. Pro optimalizaci vtokových a nálitkových systému jsou použity reálné odlitky a výpočty jsou prováděny téměř pro všechny slévárenské technologie (gravitační lití do pískových a kovových forem, tlakové a přesné lití, speciální procesy). Jsou představeny postupy při tvorbě výrobní dokumentace obsahující informace nutné pro výrobu odlitku, kalkulaci a plánování slévárenské výroby včetně Pacynovych charakteristik. Je představena návaznost tepelných výpočtů na následné termo-mechanické analýzy. Výpočty jsou prováděny za podpory nejmodernějších slévárenských simulačních produktů.

Studijní opory

Materiály budou přístupny pomocí e-learningu.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program N-SLE-P: Slévárenská technologie, magisterský navazující, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., povinná

Osnova


  1. Virtuální inženýrství – představení principů.

  2. Použití numerické simulace ve slévárenství – cíle nasazení simulace.

  3. Základy přenosu tepla v systému kov-forma-okolí

  4. Metody numerické simulace.

  5. Definice počátečních podmínek výpočtu + termo-fyzikální data.

  6. Definice okrajových podmínek výpočtu.

  7. Přehled simulovaných procesů ve slévárenství.

  8. Post-processing a analýza výsledků.

  9. Kritéria vyhodnocení pro tuhnutí odlitků – predikce vad.

  10. Validace numerické simulace slévárenských procesů.

  11. Příklady gravitačního odlévání do pískových forem.

  12. Simulace tlakového lití (HPDC, LPDC).

  13. Přesné lití, odlévání do skořepin.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Osnova

1. Příprava geometrie – import a export geometrie
2. Generování povrchových a objemových výpočtových sítí.
3. Opravy výpočtových sítí – export.
4. Definice počátečních a okrajových podmínek výpočtu.
5. Definice výpočtu – kroku výpočtu, výpočtové moduly, ukládání dat.
6. Příklady gravitačního lití.
7. Příklady tlakového lití.
8. Příklady v oblasti přesného lití.
9. Výpočty speciálních procesů.
10. Výpočet porezity.
11. Optimalizace vtokových a nálitkových soustav.
12. Vyhodnocení výsledků simulací.
13. Ověřování výsledků simulací – příklady z praxe.