Detail předmětu

Finite Element Method - Structural Analyses

FSI-ZSY-AAk. rok: 2022/2023

Předmět je zaměřen na analýzu stavu napjatosti součástek a jednoduchých sestav v oblasti strojního inženýrství. Studenti jsou seznámeni s nezbytným teoretickým základem metody konečných prvků a s tím, jak je tato metoda implementována v různých kategoriích softwarových systémů.
Je zdůrazněna rozdílnost přístupů při analytickém a numerickém řešení, interpretace výsledků při lineárním a nelineárním řešení modelu, odhad a hodnocení různých vlivů na přesnost výsledků. Důraz je kladen na metodickou tvorbu výpočtového modelu a interpretaci výsledků simulací.
Předmět integruje poznatky z předcházejícího bakalářského studia strojního inženýrství a vytváří předpoklady pro úspěšné zvládnutí konstrukčních projektů a diplomové práce.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav konstruování (ÚK)

Nabízen zahraničním studentům

Pouze domovské fakulty

Výsledky učení předmětu

- Schopnost provádět lineární a základní nelineární simulace stavu napjatosti součástek a jednoduchých sestav v oblasti strojního inženýrství.
- Schopnost připravit geometrii, vytvořit síť, zadat okrajové podmínky a základní materiálové vlastnosti, běžným způsobem vyhodnotit a interpretovat výsledky.
- Zkušenosti s použitím sw ANSYS Workbench, seznámení se systémem ANSYS Discovery.
- Dovednosti a základní návyky potřebné pro práci s moderním MKP systémem ať už ve formě samostatného softwaru nebo integrovaného modulu v CAD systému.
- Pochopení významu MKP pro inženýrskou praxi.

Prerekvizity

- znalosti z oblasti mechaniky, dynamiky, pružnosti a pevnosti, CAD modelování a materiálových věd na úrovni bakalářského studia strojního inženýrství.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Přednášky, cvičení, samostudium.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení zápočtu:
- aktivní účast na přednáškách (max. 10 bodů),
- vyřešení zadaných úloh a prezentace dosažených výsledků (max. 30 bodů),
- minimálně je nutné získat 20 bodů.
Podmínky získání zkoušky:
- praktická část: metodicky správné vyřešení zadané úlohy (max. 40 bodů),
- ústní zkouška (max. 20 bodů),
- celkem je možno získat až 100 bodů, výsledná klasifikace se určí podle stupnice ECTS.

Učební cíle

Absolventi budou schopni provádět základní strukturální analýzy zaměřené na vyhodnocení stavu napjatosti součástky a jednoduché sestavy.

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

Přednášky: účast je doporučená.
Cvičení: účast je povinná a kontrolovaná vyučujícím, povolují se max. dvě absence. V případě dlouhodobé nepřítomnosti je náhrada zameškané výuky v kompetenci garanta předmětu.

Základní literatura

KUROWSKI, Paul M., Finite Element Analysis for Design Engineers. Second edition. SAE International, 2017. ISBN-PDF 978-0-7680-8369-9. [online] Dostupné z: https://app.knovel.com/web/toc.v/cid:kpFEADEE04/viewerType:toc//root_slug:finite-element-analysis/url_slug:finite-element-analysis?b-q=kurowski&sort_on=default&b-group-by=true&b-sort-on=default&b-content-type=all_references&include_synonyms=no (EN)
RUGARLI, Paolo. Structural analysis with finite elements. Thomas Telford Limited, 2010. ISBN 978-0-7277-4093-9. [online] Dostupné z: https://app.knovel.com/web/toc.v/cid:kpSAFE0003/viewerType:toc//root_slug:structural-analysis-with/url_slug:structural-analysis-with?b-q=rugarli&sort_on=default&b-group-by=true&b-sort-on=default&b-content-type=all_references (EN)

Doporučená literatura

ANSYS Student Support Resources. [Online] Dostupné z: https://www.ansys.com/academic/free-student-products/support-resources. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-ENG-A magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program N-KSI-P magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program CŽV celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    obor CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

16 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D.

Osnova

- Úvod do MKP: základy MKP, typy analýz, výpočtový model a simulace, geometrie, tvorba sítě, okrajové podmínky, interpretace výsledků.
- Lineární statické úlohy v rovině a prostoru: napěťová analýza, lineární okrajové podmínky.
- Lineární statické úlohy v rovině a prostoru: typy elementů, symetrie, interpretace výsledků.
- Nelineární statické úlohy v rovině a prostoru, nelineární materiál.
- Nelineární statické úlohy v rovině a prostoru, nelineární deformace a kontakt.
- Lineární stabilita.
- Modální analýza.
- Aktuální trendy v oblasti strukturálních analýz

Cvičení s počítačovou podporou

32 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Daniel Kvarda, Ph.D.
doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D.
Ing. Ondřej Červinek, Ph.D.

Osnova

- Příprava geometrie v CAD systému, tvorba sítě, Preprocesing, Postprocesing.
- Okrajové podmínky, interpretace výsledků
- Typy elementů, symetrie, parametrizace modelu.
- Materiálové vlastnosti pro simulaci, materiálové nelinearity.
- Geometrické nelinearity a kontakt.
- Lineární stabilita jednoduché struktury.
- Modální analýza součástky.
- Závěrečný seminář, prezentace výsledků.