Detail předmětu

Úvod do MKP

FSI-KFEAk. rok: 2017/2018

Předmět je zaměřen zejména na jednoduché přímé úlohy pružnosti, které lze řešit i analyticky. Studenti se tak kromě seznámení s ovládáním softwaru ANSYS Mechanical APDL naučí také rozdíly mezi analytickými řešeními a různými přístupy MKP. Tyto základy jsou klíčové pro správnou aplikaci MKP, hodnocení a interpretaci výsledků komplikovaných případů z praxe, které není možné nebo výhodné řešit analyticky.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Hájek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav procesního inženýrství (ÚPI)

Výsledky učení předmětu

Studenti se naučí základní principy MKP a budou schopni rozhodovat o vhodnosti a správném způsobu aplikace této metody při řešení kontrolních výpočtů procesních zařízení. Budou také ovládat hodnocení výsledků pomocí kategorizace napětí, které je používáno zejména normami pro tlakové nádoby v Evropě i ve světě.

Prerekvizity

Základní znalosti z pružnosti a pevnosti, mechaniky, mezních stavů a nauky o materiálu.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou cvičení, které je zaměřeno na praktické zvládnutí látky.

Způsob a kritéria hodnocení

Klasifikovaný zápočet bude udělen při aktivní účast ve cvičeních a splnění dílčích úkolů.

Učební cíle

Při návrhových a kontrolních výpočtech procesních zařízení je v současnosti hojně využívána metoda konečných prvků (MKP). Tento předmět představuje první část dvousemestrálního kurzu, jehož cílem je seznámit studenty se základními principy, výhodami a omezeními MKP. Studenti se naučí pracovní postupy v softwaru ANSYS Mechanical APDL, jehož použitím lze podrobně poznat principy MKP, nezbytné pro správnou aplikaci této metody. Na tento předmět přímo navazuje předmět Praktické aplikace MKP, který je zaměřen na přímou aplikaci MKP v praxi.

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

Účast na cvičeních bude kontrolována a případná absence řešena samostudiem daného tématu.

Základní literatura

Lee, H.-H.: Finite element simulations with ANSYS workbench 14: Theory, applications, case studies. Schroff Development Corp., Mission, KS, USA, 2012. (EN)

Doporučená literatura

Huebner, K. H.; Dewhirst, D. L.; Smith, D. E.; Byron, T. G.: The finite element method for engineers, 4th ed. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, USA, 2001. (EN)
Schneider, P.; Vykutil, J.: Aplikovaná metoda konečných prvků: lineární elastická analýza rotačních skořepinových konstrukcí. PC-DIR, Brno, 1997. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-PRI , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný
    obor M-PRI , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Cvičení s počítačovou podporou

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Hájek, Ph.D.

Osnova

1. týden – Úvod a základy MKP
- teoretický úvod k MKP: základní pojmy, základní rovnice, typy prvků, okrajové podmínky
- seznámení s ovládáním programu a základním pracovním postupem formou jednoduchého příkladu (2D prutová konstrukce)
2. týden – Ohyb prutu
- modelování pomocí prutového prvku
- modelování pomocí 2D rovinných prvků (srovnání trojúhelníkový a čtyřúhelníkových prvků)
- modelování pomocí 3D objemových prvků
- srovnání s analytickými výpočty
3. týden – Potrubní větev
- použití speciálních prvků
- lineární výpočet a hodnocení výsledků
4. týden – Osově symetrické skořepiny I
- srovnání membránových a skořepinových prvků
- srovnání s analytickými výpočty
5. týden – Osově symetrické skořepiny II
- speciální konstrukce a zatížení
6. týden – Modelování tenkostěnných konstrukcí
- výhody a omezení skořepinových prvků
7. týden – Plochá dna zatížená tlakem
- lineární analýza a porovnání s analytickým výpočtem
- limitní analýza
- porovnání s EN 13445
8. týden – Skořepinový model tlakové nádoby (dále SMTN)
- import geometrie
- úprava geometrie a příprava sítě
9. týden – SMTN – zátěžné stavy
- příprava komponentů pro uložení a zatížení
- výpočet a práce s výsledky
10. týden – SMTN – napětí od teplotního pole
- teplotní úloha
- přenesení výsledků teplotní úlohy do zadání strukturní úlohy
11. týden – SMTN – submodeling
12. týden – SMTN – hodnocení výsledků lineárních analýz
- kategorizace napětí podle EN 13445
13. týden – Grafické výstupy
- vykreslování reprezentativních obrázků
- model a zatížení
- výsledky analýz