Detail předmětu

Řešení základních úloh mechaniky těles pomocí MKP

FSI-6KP Ak. rok: 2025/2026 Zimní 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

doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky

Vstupní znalosti

Maticová symbolika, lineární algebra, funkce jedné a více proměnných, diferenciální a integrální počet, základy dynamiky, pružnosti a vedení tepla.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Požadavky pro hodnocení:

- aktivní účast ve cvičeních,

- kontrola znalostí formou testové úlohy,

- samostatné zpracování a prezentace zadaného semestrálního projektu,

- písemný test základních znalostí.

Vyučující upřesní konkrétní podobu hodnocení v prvním týdnu semestru.


Účast na cvičení je povinná. Vedoucí cvičení provádějí průběžnou kontrolu přítomnosti studentů, jejich aktivity a základních znalostí. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu.

Učební cíle

Cílem kurzu 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.

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 pro všechny konstrukční i technologické směry inženýrského studia.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program N-MAI-P: Matematické inženýrství, magisterský navazující, volitelný

Program B-FIN-P: Fyzikální inženýrství a nanotechnologie, bakalářský, volitelný

Program B-KSI-P: Konstrukční inženýrství, bakalářský, povinný

Program B-MET-P: Mechatronika, bakalářský, povinný

Program B-STR-P: Strojírenství, bakalářský
specializace KSB: Kvalita, spolehlivost a bezpečnost, povinný

Program B-STR-P: Strojírenství, bakalářský
specializace SSZ: Stavba strojů a zařízení, povinný

Program B-ZSI-P: Základy strojního inženýrství, bakalářský
specializace STI: Základy strojního inženýrství, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Osnova


  • Úvod do metody konečných prvků

  • Teoretické základy metody konečných prvků

  • Prutové prvky: nosníky a příhradové konstrukce

  • Rovinné prvky: rovinná napjatost, rovinná deformace a osová symetrie

  • Tělesové a skořepinové prvky

  • Způsoby vytvoření sítě konečných prvků a zadávání okrajových podmínek

  • Řešení úloh dynamiky

  • Představení systému ABAQUS

  • Řešení úloh vedení tepla

  • Teorie modelování

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Osnova

1. – 7.



  • Seznámení s programem ANSYS Workbench

  • Nosníky, prutové soustavy

  • Rovinné úlohy (rovinná napjatost, rovinná deformace, osová symetrie)

  • Prostorové úlohy (tělesové a skořepinové prvky)

  • Stacionární a nestacionární teplotní úlohy

  • Výpočet vlastních frekvencí a tvarů

  • Dynamické úlohy


8. – 12.



  • Samostatná práce na projektu.


13.



  • Prezentace projektů – hodnocení studentů.