Detail předmětu

Simulace technologických procesů

FSI-HPR-KAk. rok: 2024/2025

Předmět „Simulace technologických procesů“ navazuje svým obsahem na předmět „Počítačová podpora technologie“ a je zaměřen na rozšíření základních znalostí z oblasti numerického modelování technologických procesů, zejména technologie tváření, svařování a tepelného zpracování. V rámci přednášek jsou studenti podrobně seznámeni s podstatou základních numerických metod používaných v současné technické praxi a s využitím numerického modelování pro řešení problematik technologií tváření, svařování a tepelného zpracování materiálu. Praktická část - cvičení cílí především na obecné zásady tvorby výpočtových modelů, určených k analýze technologických procesů. Studenti tak získají znalosti pro samostatnou orientaci v problematice numerických simulací a analýz.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

Ing. Jan Řiháček, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav strojírenské technologie (ÚST)

Vstupní znalosti

Základní znalost strojírenské technologie a počítačová gramotnost.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Udělení klasifikovaného zápočtu je podmíněno vypracováním zadaných numerických analýz v rámci práce s vybraným softwarem a prokázáním teoretických znalostí v podobě písemného testu. Hodnotí se klasifikačním stupněm ECTS.


Účast na přednáškách je doporučená. Účast na cvičeních je povinná. Docházka do cvičení je pravidelně kontrolována a účast ve výuce je zaznamenávána. V případě zameškané výuky může učitel v odůvodněných případech stanovit náhradní zadání cvičení.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s podstatou, možnostmi využití a aplikací základních metod numerického modelování, a to zejména při řešení problematiky návrhu a optimalizace technologických procesů spojených s tvářením, svařováním a tepelným zpracováním. Předmět rovněž cílí na osvojení dovedností nutných pro práci se simulačními softwary ve zmíněných oblastech. 


Studenti budou seznámeni s teorií, jakož i s nejnovějšími poznatky v oboru numerických metod, používaných v současnosti v technické praxi. Získají základní dovednosti pro formulaci a řešení výpočetních modelů v oblastech tváření, svařování a tepelného zpracování materiálu.

Studijní opory

http://ust.fme.vutbr.cz/tvareni/studium/index.php?stranka=opory a E-learning

Základní literatura

ŘIHÁČEK, Jan. FSI VUT v Brně. Počítačová podpora technologie: část tváření. Brno, 2015, 29 s. Sylabus.
ŘIHÁČEK, Jan. FSI VUT v Brně. Simulace tvářecích procesů v softwaru FormFEM: řešené příklady. Brno, 2015, 94 s.
VANĚK, Mojmír. FSI VUT v Brně. Počítačová podpora technologie: část svařování. Brno, 2015. Sylabus.
VANĚK, Mojmír. FSI VUT v Brně. Počítačová podpora technologie: příklady ze simulací svařování a tepelného zpracování. Brno, 2015.

Doporučená literatura

ESI GROUP. PAM-STAMP 2015: User´s Guide. 2015, 1080 s
ESI GROUP. SYSWELD 2015: Reference Manual. 2015, 334 s.
GOLDAK, John A. a Mehdi AKHLAGHI. Computational welding mechanics. New York, USA: Springer, 2005, 321 s. ISBN 03-872-3287-7.
PETRUŽELKA, Jiří a Jiří HRUBÝ. Výpočetní metody ve tváření. 1. vyd. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita, Strojní fakulta, 2000. ISBN 80-7078-728-7.
VALBERG, Henry S. Applied metal forming including FEM analysis. New York: Cambridge University Press, 2010. ISBN 978-051-1729-430.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-STG-K magisterský navazující

    specializace STM , 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný
    specializace STG , 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Konzultace v kombinovaném studiu

17 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Řiháček, Ph.D.

Osnova

1. Numerické modelování tvářecích procesů (základní přístupy; zahrnutí času a nelinearit do výpočtu; využití různých numerických metod)

2. Metoda konečných prvků v prostředí softwaru ANSYS (základní princip; řešení úloh tváření v softwaru ANSYS; základní etapy preprocessingu a postprocessingu)

3. Metoda konečných diferencí (základní princip; možnosti výpočtové sítě; diskretizace prostoru a času; rovnice vedení tepla – ilustrace využití MKD pro rozložení teplotního pole)

4. Metoda oddělených prvků (základní princip; tvrdá a měkká metoda; možnosti diskretizace a propojování elementů)

5. Metoda SPH (základní princip; váhová funkce a vyhlazovací vzdálenost; realizace okrajových podmínek)

6. Metoda hraničních prvků (základní princip; fundamentální řešení; možnosti diskretizace)

7. Metoda konečných objemů (úvod do hydrodynamiky; základní princip MKO; možnosti diskretizace; řešení rozhraní mezi dvěma typy médií)

8. Numerické simulace tepelného zpracování (cíle numerických analýz; simulace svařování v prostředí MKP)

9. Úvod do numerických simulací svařování (základní veličiny; vstupy a výstupy numerických analýz)

10. Metody řešení problematiky svařování (transientní metoda; metoda Macro Bead; lokálně globální metoda; metoda smršťování)

11. Tepelné procesy při svařování (struktura a vlastnosti svarového spoje a TOO; teplotní pole; teplotní cyklus)

12. Napětí a deformace při svařování (příčiny vzniku, modelování a měření)

13. Aplikace numerického modelování v technologiích tváření a svařování (praktické ukázky)

Konzultace

35 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Řiháček, Ph.D.

Osnova

1. Základní postup při simulaci tvářecích procesů v softwaru ANSYS

2. Řešení zadané problematiky tváření v simulačním softwaru

3. Řešení zadané problematiky tváření v simulačním softwaru

4. Řešení zadané problematiky tváření v simulačním softwaru

5. Zadání a řešení samostatného projektu

6. Řešení samostatného projektu

7. Odevzdání a vyhodnocení zpracovávaného projektu

8. Úvod do numerické simulace svařování v softwaru SYSWeld

9. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru

10. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru

11. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru

12. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru

13. Závěrečný písemný test, klasifikovaný zápočet