Detail předmětu
Engineering Mechanics
FSI-UIM-AAk. rok: 2024/2025
Studenti se v průběhu předmětu seznámí se základními pojmy a problémy pružnosti pevnosti, jako jsou základní mechanické vlastnosti materiálu, obecné věty lineární pružnosti, jednoduchá namáhání prutu - tah/tlak, krut, ohyb a řešení rovnic pružnosti a pevnosti na elementárních typech těles: tlustostěnné válcové těleso, rotující kotouče a válcová tělesa, kruhová a mezikruhová deska, rotačně symetrická bezmomentová skořepina. Taktéž se 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.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Nabízen zahraničním studentům
Vstupní znalosti
Z matematiky jsou nutné znalosti z oblasti lineární algebry, maticového počtu, funkce jedné a více proměnných, diferenciálního a integrálního počtu a diferenciálních rovnic obyčejných i parciálních. Z mechaniky těles jsou nezbytné znalosti v rozsahu odpovídajícím kurzu Statika (především sestavování rovnic statické rovnováhy a uvolňování vazeb).
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Požadavky pro hodnocení:
- aktivní účast ve cvičeních
- samostatné zpracování a prezentace zadaného semestrálního projektu,
- písemný test základních znalostí.
Vyučující upřesní konkrétní podobu hodnocení v prvním týdnu semestru.
Účast na cvičeních je povinná. Je prováděna průběžná kontrola přítomnosti studentů, včetně kontroly aktivity a základních znalostí. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu.
Učební cíle
Cílem předmětu je vybavit studenty metodikou pro určování napjatosti a deformace různých modelových těles a posuzování rizika základních mezních stavů. Studenti se také seznámí se základními principy metody konečných prvků a s její praktickou aplikací při modelování různých problémů mechaniky kontinua.
Student zvládne kategorizaci běžných typů úloh pružnosti a pevnosti a je schopen zvolit v daných podmínkách vhodnou metodiku řešení problému cestou odpovídajícího analytického řešení. Naučí se také požívat metodu konečných prvků k řešení problémů mechaniky kontinua na složitých dvou i trojrozměrných oblastech jako nadstavbu k dosud poznaným řešením analytickým.
Základní literatura
Gere, J.M., Timoshenko, S.P.: Mechanics of Materials, third SI edition, Chapman & Hall, London, Glasgow, New York, 1995 (EN)
Seed,G.M.: Strength of Materials, Saxe-Coburg Publications, 2000 (EN)
Shigley et al.: Mechanical Engineering design, McGraw-Hill, 2004. (EN)
Ugural A.C., Fenster S.K.: Advanced Strength and Applied Elasticity. Pearson, 4th ed. 2003. (EN)
Zienkiewicz, O. C., et al. Finite Element Method For Solid & Structural Mechanics. Elsevier India 7th edition, 2014. ISBN-10: 9789351072829 (EN)
Elearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
- Základní pojmy – deformace, napětí, napjatost, mezní stavy, bezpečnost.
- Mechanické vlastnosti materiálu a jejich výpočtové modely. Vlastnosti lineárně pružného tělesa. Vymezení lineární pružnosti.
- Prut v pružnosti a pevnosti – vymezení, klasifikace.
- Osově zatížené pruty, kroucené pruty, ohýbané pruty
- Tlustostěnné válcové těleso, rotující kotouče a válcová tělesa
- Kruhové a mezikruhové desky
- Rotačně symetrická membránová skořepina
- Úvod do metody konečných prvků
- Teoretické základy metody konečných prvků
- Prutové prvky: nosníky a příhradové konstrukce
- Rovinné prvky: rovinná napjatost, rovinná deformace a osová symetrie
- Tělesové a skořepinové prvky
- Způsoby vytvoření konečnoprvkové sítě a zadávání okrajových podmínek
Cvičení s počítačovou podporou
Vyučující / Lektor
Osnova
- Seznámení s programem ANSYS Workbench
- Nosníky, prutové soustavy
- Rovinné úlohy (rovinná napjatost, rovinná deformace, osová symetrie)
- Prostorové úlohy (tělesové a skořepinové prvky)
- Stacionární a nestacionární teplotní úlohy
- Výpočet vlastních frekvencí a tvarů
- Dynamické úlohy
- Samostatná práce na projektech
- Prezentace projektů
Elearning