Detail předmětu

Metoda konečných prvků a výpočetní systém ANSYS

FSI-6KPAk. rok: 2014/2015

Řešení problémů mechaniky kontinua. Variační metody, metoda konečných prvků. Historie metody konečných prvků. Algoritmus metody, okrajové podmínky, zatížení. Interpolační funkce 1D a 2D trojúhelníkových prvků. Programový systém ANSYS a jeho možnosti. Ukázky praktických aplikací. Organizace programu, databáze, pracovní soubory. Preprocessing - geometrické modelování, diskretizace. Top-Down modelling, Bottom-Up modelling. Postprocessing. Souřadnicové systémy. Pracovní roviny. Selekce entit. Booleovské operace, komponenty. Programovací jazyk APDL.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

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

Klasifikovaný zápočet bude udělen na základě hodnocení samostatného projektu, ve kterém musí student prokázat schopnost využít MKP k řešení zadaného problému.

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.

Tento předmět je zařazen jako povinně volitelný ve 3. ročníku obecného bakalářského studia. Jeho volba je doporučena v případě, že student hodlá volit obor M-AIŘ, M-ADI, M-ENI, M-FLI, M-IMB, M-MTI, M-MET, M-PRI, M-PMO či M-VSR.

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. Jednorázovou neúčast je možno nahradit cvičením s jinou skupinou v tomtéž týdnu nebo zadáním náhradních úloh, delší neúčast se nahrazuje vypracováním náhradních úloh podle pokynů cvičícího.

Základní literatura

Zienkiewicz, O. C., et al. Finite Element Method For Solid & Structural Mechanics. Elsevier India 7th edition, 2014. ISBN-10: 9789351072829 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3A-P bakalářský

    obor B-FIN , 3 ročník, letní semestr, volitelný (nepovinný)

  • Program B3S-P bakalářský

    obor B-STI , 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program M2A-P magisterský navazující

    obor M-MAI , 1 ročník, letní semestr, volitelný (nepovinný)

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D.
prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc.
Ing. Petr Vosynek, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do metody konečných prvků.
2. Prutové prvky, rámové a příhradové konstrukce.
3. Prutové prvky, nosníky a rámy.
4. Rovinné prvky, rovinná napjatost, rovinná deformace a osová symetrie.
5. Teoretické základy metody konečných prvků.
6. Prostorové a skořepinové prvky.
7. Způsoby vytvoření konečnoprvkové sítě a zadávání okrajových podmínek.
8. Řešení úloh dynamiky.
9. Představení systému ABAQUS.
10. Řešení úloh vedení tepla.
11. Programovaní maker (APDL).
12. Teorie modelování.
13. Hardwarové prostředky pro řešení MKP úloh.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D.
Ing. Michal Peč
Ing. Petr Vosynek, Ph.D.
Ing. Marek Benešovský
Ing. Petr Kubík, Ph.D.

Osnova

1. Seznámení s programem ANSYS Workbench.
2. Prutové soustavy.
3. Nosníky, rámy.
4. Rovinné úlohy, rovinné prvky (RN, RD).
5. Rovinné úlohy, rovinné prvky (osová symetrie).
6. Prostorové úlohy, tělesové a skořepinové prvky.
7. Spojování těles, kontakty.
8. Dynamické úlohy, modální a harmonická úloha.
9. Samostatná práce na projektu.
10. Samostatná práce na projektu.
11. Samostatná práce na projektu.
12. Samostatná práce na projektu.
13. Prezentace projektů – hodnocení studentů.