Detail předmětu

Počítačové simulace v automobilovém průmyslu I

FSI-QPAAk. rok: 2015/2016

Předmět Počítačové simulace v automobilovém průmyslu má seznámit studenty s nejdůležitějšími soudobými výpočtovými modely aplikovanými při vývoji moderních spalovacích motorů a motorových vozidel. Důraz je kladen na matematické a fyzikální základy výpočtových modelů a programových prostředků, jakož i verifikaci výsledků výpočtového modelování adekvátními experimentálními metodami. Aplikace metody konečných prvků, statické úlohy. Dynamické systémy s více stupni volnosti, modální analýza. Výpočet vynuceného kmitání systémů s více stupni volnosti. Experimentální modální analýza a analýza tvaru pohybu. Dynamika torzních systémů, vlastní frekvence, vynucené kmitání. Torzní systémy s převody, pružné spojky v torzních systémech. Torzní kmitání klikových hřídelů, energetické výpočtové metody. Ladění dynamických systémů, aplikace dynamických tlumičů. Pružné ukládání strojů, střed pružnosti, hlavní osy pružnosti.
Základy dynamiky kontinua, podélné kmitání tyčí, vlnová rovnice. Ohybové kmitání nosníků, krouživé kmitání hřídele. Kmitání membrán a desek, akustické úlohy. Termodynamika reálných pracovních cyklů spalovacích motorů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc.

Zajišťuje ústav

Ústav automobilního a dopravního inženýrství (ÚADI)

Výsledky učení předmětu

Předmět Počítačové simulace v automobilovém průmyslu umožňuje studentům získat znalosti o soudobých výpočtových modelech, aplikovaných v konstrukci spalovacích motorů a vozidel, experimentální modální analýze mechanických struktur, řešení úloh z oblasti akustiky, vedení tepla a proudění tekutin.

Prerekvizity

Maticový počet. Diferenciální a integrální počet. Diferenciální rovnice obyčejné a parciální. Technická mechanika, kinematika, dynamika, pružnost a pevnost. Fourierova analýza a Fourierova transformace. Základy metody konečných prvků.

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

Podmínky udělení zápočtu:
Znalost fyzikální a matematické podstaty probíraných problémů a praktické realizace měřících a výpočetních prací s využitím výpočetní techniky a potřebného softwarového vybavení. Aplikace znalostí je prověřována na zadaných příkladech. Podmínkou udělení zápočtu je samostatné vypracování zadaných úloh bez závažných nedostatků. Průběžná kontrola studia je prováděna na příkladech.
Zkouška:
Při zkoušce jsou prověřovány a hodnoceny znalosti fyzikální podstaty probíraných problémů, způsobů řešení a jejich aplikace na řešených úlohách. Zkouška se skládá z písemné části (kontrolního testu), případně i části ústní. Do klasifikačního hodnocení se zahrnují:
1. Hodnocení práce ve cvičeních (hodnocení vypracovaných úloh).
2. Výsledek písemné části zkoušky (kontrolního testu), popř. části ústní.

Učební cíle

Cílem předmětu Počítačové simulace v automobilovém průmyslu je seznámit studenty se soudobými výpočtovými modely, které jsou pro řešení různých typů úloh aplikovány při vývoji spalovacích motorů a motorových vozidel. Úkolem předmětu je vyložit matematickou a fyzikální podstatu výpočtových modelů, které jsou pro jednotlivé problémy v současnosti zpracovány až do úrovně programových prostředků.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Výuka ve cvičení je povinná, kontrolu účasti provádí vyučující. Forma nahrazení výuky zameškané z vážných důvodů se řeší individuálně s garantem předmětu.

Prerekvizity a korekvizity

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-ADI , 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc.

Osnova

1. Aplikace metody konečných prvků, statické úlohy.
2. Dynamické systémy s více stupni volnosti, modální analýza.
3. Experimentální modální analýza a analýza tvaru pohybu.
4. Výpočet vynuceného kmitání systémů s více stupni volnosti.
5. Dynamika torzních systémů, vlastní frekvence, vynucené kmitání.
6. Torzní systémy s převody, pružné spojky v torzních systémech.
7. Ladění dynamických systémů, aplikace dynamických tlumičů.
8. Kyvadlové eliminátory torzních kmitů klikových hřídelů.
9. Pružné ukládání strojů, střed pružnosti, hlavní osy pružnosti.
10. Základy dynamiky kontinua, podélné kmitání tyčí, vlnová rovnice.
11. Ohybové kmitání nosníků, krouživé kmity hřídele, kmitání membrán a desek. Akustické úlohy.
12. Termodynamické modely reálných pracovních cyklů spalovacích motorů, modely hoření.
13. Modely přestupu tepla a modely výměny náplně ve válci spalovacího motoru.

Cvičení s počítačovou podporou

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Pavel Ramík

Osnova

1. Analytické a numerické metody. Metoda konečných prvků (MKP). Princip, typy řešených úloh. Používané programové vybavení.
2. Postup řešení úlohy MKP. Preprocessing, Solution, Postprocessing. Ukázková úloha.
3. Import CAD modelů. Modelování v MKP systému.
4. Vytváření výpočtových sítí. Volné a mapované síťování. Volba typu elementu.
5. Hustota sítě. Problematika tvarových přechodů a vrubů.
6. Okrajové podmínky. Typy vazeb, volba typu zatížení.
7. Prutové konstrukce, rámy. Prutové prvky typu Link a Beam. Rovinná a rotační symetrie.
8. Statické 3D úlohy. Ukázková úloha. Postprocessing, zpracování a rozbor získaných výsledků. Grafické průběhy vypočtených veličin po zadané trajektorii, řezy.
9.-10.Statické 3D úlohy. Samostatně řešený příklad.
11. Modální analýza. Vlastní frekvence a vlastní tvary kmitání. Ukázková úloha.
12. Úlohy stacionárního vedení tepla. Ukázková úloha.
13. Kontrola úloh k zápočtu. Prezentace výsledků a diskuse.