Detail předmětu

Matematické modelování

FSI-PMMAk. rok: 2024/2025

Díky rozvoji počítačové technologie se numerická simulace stala silným nástrojem při návrhu a optimalizaci slévárenských procesů. Matematické modelování je zaměřeno na odladění navržených technologií již ve fázi přípravy výroby, tak aby bylo možné se vyhnout nákladnému experimentálnímu testování. Numerická simulace slévárenských procesů v sobě spojuje numerické metody, fyziku a počítačovou podporu technologie. S využitím matematického modelování je možné studovat slévárenské procesy během proudění kovu, tuhnutí a chladnutí odlitku.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

Ing. Vladimír Krutiš, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav strojírenské technologie (ÚST)

Vstupní znalosti

Základní znalosti z oblasti slévárenské technologie, základy proudění tekutin a přenosu tepla, základní počítačové dovednosti

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Zápočet - optimalizace výrobní technologie pro zadaný odlitek, účast na cvičeních, splnění podmínek průběžné kontroly
Zkouška - písemná a ústní část
Účast na cvičeních je povinná. Absence bude řešena individuálním zadáním úkolu.

Učební cíle

Cílem kursu je podat ucelený přehled o fázích přípravy numerické simulace, možnostech počítačové podpory slévárenské technologie ve fázi návrhu výroby odlitku.


Studenti získají znalosti o 3D modelování odlitků, definici počátečních a okrajových podmínkách výpočtu, vyhodnocení a ověřování výsledků simulací. Pro optimalizaci vtokových a nálitkových systému jsou použity reálné odlitky a výpočty jsou prováděny téměř pro všechny slévárenské technologie (gravitační lití do pískových a kovových forem, tlakové a přesné lití, speciální procesy). Jsou představeny postupy při tvorbě výrobní dokumentace obsahující informace nutné pro výrobu odlitku, kalkulaci a plánování slévárenské výroby včetně Pacynovych charakteristik. Je představena návaznost tepelných výpočtů na následné termo-mechanické analýzy. Výpočty jsou prováděny za podpory nejmodernějších slévárenských simulačních produktů.

Studijní opory

Materiály budou přístupny pomocí e-learningu.

Základní literatura

BONOLLO, F., ODORIZZI, S. Numerical Simulation of Foundry Processes. 1st ed. Padova: S.G.E., 2001, 264 p. ISBN 88-86281-63-3
Nová, I.:Tepelné procesy ve slévárenských formách, TU Liberec, 2003 (CS)
Rappaz M., Dantzig A. : Solidification, 2nd edition. EPFL Press, 2016. ISBN 978-0-84938-238-3 (EN)

Doporučená literatura

Abhilash E., Joseph M. A.: Modelling and Simulation of Casting Process: an Overview, Indian Foundry Journal, Vol. 55, No.10, 2009, pp 28-37 https://www.researchgate.net/publication/270757498_Modelling_and_Simulation_of_Casting_Process_an_Overview) (EN)
Hattel JH, Pryds N, Thorborg J, Lipinski M, Schneider M, Hattel JH, (ed.).: Fundamentals of Numerical Modelling of Casting Processes. Polyteknisk Forlag, 2005. 540 p. (EN)
Herman, A. a kol.: Počítačové simulace ve slévárenství, Vydavatelství ČVUT, 2000

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-SLE-P magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný

  • Program C-AKR-P celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    specializace CLS , 1 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Vladimír Krutiš, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do numerické simulace slévárenských procesů.
2. Použití CAD systemů ve slévárenství.
3. Metody numerické simulace.
4. Základy přenosu tepla.
5. Definice počátečních podmínek výpočtu.
6. Definice okrajových podmínek výpočtu.
7. Termo-fyzikální data.
8. Výpočet porezity v odlitcích.
9. Simulace gravitačního odlévání do pískových forem.
10. Simulace tlakového lití (HPDC, LPDC).
11. Přesné lití, odlévání do skořepin.
12. Speciální procesy.
13. Post-processing a příklady odlitků z praxe.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Vladimír Krutiš, Ph.D.

Osnova

1. Příprava geometrie.
2. Generování povrchových a objemových výpočtových sítí.
3. Opravy výpočtových sítí - export.
4. Definice počátečních a okrajových podmínek výpočtu.
5. Definice výpočtu - kroku výpočtu, výpočtové moduly, ukládání dat.
6. Příklady gravitačního lití.
7. Příklady tlakového lití.
8. Příklady v oblasti přesného lití.
9. Výpočty speciálních procesů.
10. Výpočet porezity.
11. Optimalizace vtokových a nálitkových soustav.
12. Vyhodnocení výsledků simulací.
13. Ověřování výsledků simulací.