Detail předmětu

Řešení základních úloh mechaniky těles pomocí MKP

FSI-6KP-AAk. rok: 2018/2019

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

angličtina

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

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.

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.

Základní literatura

Hinton, E. - Owen, D. R. J.: Finite Element Programming
Huebner, K. H. - Thornton, E. A. - Byrom, T. G.: The Finite Element Method for Engineers, 3d ed.
Zienkiewicz, O. C.: The Finite Element Method, 3rd ed.

Doporučená literatura

Petruška, J: Počítačové metody mechaniky II. FSI VUT, Brno, 2001
Moaveni, S.: Finite Element Analysis: Theory and Applications with ANSYS Prentice Hall; 2nd edition, 2003

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3S-Z bakalářský

    obor B-STI , 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs

  • Program M2I-Z magisterský navazující

    obor M-STI , 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

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., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Tomáš Návrat, 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.