Detail předmětu
MKP v inženýrských výpočtech I
FSI-RIVAk. rok: 2020/2021
Obsahovou náplní předmětu je stručná informace o podstatě vybraných numerických metod v mechanice kontinua (metoda sítí, hraničních prvků) a zejména hlubší seznámení s metodou konečných prvků, v současnosti nejpoužívanější. Jsou uvedeny formulační souvislosti MKP s Ritzovou metodou, podrobně je prezentován algoritmus, teoretické základy a pojmy z oblasti MKP (diskretizace kontinua, typy prvků, bázové funkce, prvkové a globální matice, pre- a postprocessing apod.). Posluchači absolvují teoreticky a při cvičení též aktivně příklady nasazení MKP v tradičních oblastech mechaniky: v lineární pružnosti, dynamice (modální analýza i časově nestacionární děj) a vedení tepla (včetně svázané úlohy tepelně deformační). V praktické části je kladen důraz na obecné zásady tvorby výpočtových modelů strojních konstrukcí, řešených pomocí MKP.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Prerekvizity
vedení tepla.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
R.D.Cook: Concepts and Applications of Finite Element Analysis, J.Wiley, 2001
Zienkiewicz, O. C., Taylor, R. L., The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics, Elsevier, 2013
Doporučená literatura
V.Kolář, I.Němec, V.Kanický: FEM principy a praxe metody konečných prvků, Computer Press, 2001
Elearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program B3A-P bakalářský
obor B-MET , 3 ročník, zimní semestr, povinný
- Program M2I-P magisterský navazující
obor M-FLI , 2 ročník, zimní semestr, povinný
- Program N-IMB-P magisterský navazující
specializace IME , 1 ročník, zimní semestr, povinný
specializace BIO , 1 ročník, zimní semestr, povinný - Program N-MTI-P magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, volitelný
- Program N-SLE-P magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
Variační formulace MKP, základní pojmy, historické poznámky
Ilustrace algoritmu MKP na jednorozměrné úloze lineární pružnosti
Prutové prvky v rovině a prostoru - nosníky, rámy, příhr. konstrukce
Rovinné a rotačně sym.prvky, topologie sítě a struktura matice tuhosti
Izoparametrická formulace a základní typy prostorových prvků
Přímé a iterační řešení soustavy, paralelizace, substruktury, makroprvky
Podmínky konvergence, kompatibilita, hierarchické a adaptivní algoritmy
Hermiteovské bázové funkce u tenkostěnných ohýbaných prvků
Deskové, stěnodeskové a skořepinové prvky, tenkostěnné konstrukce ve 3D
MKP v úlohách dynamiky, konzistentní a diagonální matice hmotnosti
MKP v úlohách vedení tepla, teplotní napjatost
Explicitni algoritmus MKP
Cvičení s počítačovou podporou
Vyučující / Lektor
Osnova
Aplikace Ritzovy metody na téže vybrané úloze
Prehled komercních systému MKP a jejich soucasných možností - ukázky
Základní príkazy systému ANSYS, potrebné v následujících cviceních
Rešení jednoduché prutové konstrukce ve 2D
Prutová konstrukce v prostoru
Rovinná úloha lineární pružnosti
Prostorová úloha - rozšírené možnosti pre- a postprocessingu
Konzultace k rešení sem.projektu
Konzultace k rešení sem.projektu
Úloha vlastního kmitání rešená pomocí systému ANSYS
Nestacionární úloha dynamiky, šíření napěťových vln
Prezentace a obhajoba sem.projektu
Elearning