Detail předmětu
Řešení základních úloh mechaniky těles pomocí MKP
FSI-6KP-AAk. rok: 2024/2025
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:
- ovládnutí výpočtového prostředí,
- pochopení správné úrovně výpočtového modelu (zahrnutí podstatných veličin),
- analýza/posouzení/verifikace získaných výsledků,
- teoretický základ MKP.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Nabízen zahraničním studentům
Vstupní znalosti
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Požadavky pro hodnocení:
- aktivní účast ve cvičeních,
- kontrola znalostí formou testové úlohy,
- samostatné zpracování a prezentace zadaného semestrálního projektu,
- písemný test základních znalostí.
Vyučující upřesní konkrétní podobu hodnocení v prvním týdnu semestru.
Účast na cvičení je povinná. Vedoucí cvičení provádějí průběžnou kontrolu přítomnosti studentů, jejich aktivity a základních znalostí. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu.
Učební cíle
Cílem kurzu 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.
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 pro všechny konstrukční i technologické směry inženýrského studia.
Základní literatura
Huebner, K. H. - Thornton, E. A. - Byrom, T. G.: The Finite Element Method for Engineers, 3d ed.
LI, Hua a Shantanu S. MULAY. Meshless methods and their numerical properties. Boca Raton: CRC Press, 2017. ISBN 978-1-138-07231-2. (EN)
Szabó Barna, Babuska, Ivo, Finite Element Analysis : Method, Verification and Validation. John Wiley & Sons, Incorporated, 2021 (EN)
Zienkiewicz, O. C.: The Finite Element Method, 3rd ed.
Doporučená literatura
Moaveni, S.: Finite Element Analysis: Theory and Applications with ANSYS Prentice Hall; 2nd edition, 2003
Elearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program B-STI-A bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program B-ZSI-P bakalářský
specializace STI , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program B-STI-Z bakalářský 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs
- Program C-AKR-P celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu
specializace CZS , 1 ročník, zimní semestr, volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
- 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
- Řešení úloh dynamiky
- Představení systému ABAQUS
- Řešení úloh vedení tepla
- Teorie modelování.
Cvičení s počítačovou podporou
Vyučující / Lektor
Osnova
1. - 7.
- 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
8. - 12.
- Samostatná práce na projektu.
13.
- Prezentace projektů – hodnocení studentů.
Elearning