Detail předmětu

Metoda konečných prvků - pokročilé analýzy

FSI-ZAWAk. rok: 2023/2024

Předmět je zaměřen na nelineární analýzu stavu napjatosti součástek a sestav v oblasti strojního inženýrství. Dále se studenti seznámí se základy výpočtové mechaniky tekutin, provádění simulací rychlých dynamických dějů a simulací aditivních procesů.
Důraz je kladen na metodickou tvorbu komplexního výpočtového modelu, jeho parametrizaci, interpretaci, verifikaci a validaci výsledků simulací, odhad a hodnocení různých vlivů na přesnost výsledků.
Předmět rozvíjí a integruje poznatky z předcházejícího studia, vytváří předpoklady pro úspěšné zvládnutí komplexních konstrukčních projektů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav konstruování (ÚK)

Vstupní znalosti

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

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

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.
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.

Učební cíle

Absolventi budou schopni vytvářet multifyzikální výpočtové modely, provádět metodologicky správně simulace a komplexní vyhodnocení stavu napjatosti složitých dílů a sestav se zohledněním různých nelinearit.


- Schopnost provádět jednoduché multifyzikální simulace stavu napjatosti tvarově složitých součástek a sestav v oblasti strojního inženýrství.
- Schopnost komplexně připravit tvarově složité geometrie, využít pokročilé metody tvorby sítě, zadat komplexní okrajové podmínky a materiálové vlastnosti, parametrizace modelu.
- Prohloubení zkušenosti s použitím sw ANSYS Workbench a ANSYS Discovery, prohloubení dovedností při interpretaci výsledků simulací.
- Prohloubení dovedností a návyků potřebných pro práci s moderním MKP systémem ať už ve formě samostatného softwaru nebo integrovaného modulu v CAD systému.
- Pochopení významu pokročilých strukturálních analýz v inženýrské praxi.

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)
Tu, Jiyuan Yeoh, Guan-Heng Liu, Chaoqun. (2018). Computational Fluid Dynamics - A Practical Approach (3rd Edition). Elsevier. [online] Dostupné z:  https://app.knovel.com/hotlink/toc/id:kpCFDAPA19/computational-fluid-dynamics/computational-fluid-dynamics (EN)

Doporučená literatura

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

Zařazení předmětu ve studijních plánech

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

16 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D.

Osnova

- Simulace s pomocí MKP: typy analýz, parametrický výpočtový model a simulace, interpretace, verifikace a validace výsledků.
- Základy teplotní analýzy.
- Základy analýzy proudění.
- základy multifyzikální analýzy
- Dynamické úlohy: dynamika tuhých těles, transientní dynamická analýza.
- Pokročilé materiálové modely.
- Rychlé dynamické děje: náraz, tváření, výbuch.
- Simulace aditivních procesů.

Cvičení s počítačovou podporou

32 hod., povinná

Vyučující / Lektor

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

Osnova

- Příprava parametrické geometrie v CAD systému, pokročilá tvorba sítě, pokročilé materiálové modely.
- Teplotně – napěťová analýza součástky.
- CFD analýza ventilu, FSI analýza ventilu.
- jednoduché multifyzikální analýzy.
- Analýza přenosu sil a zatížení v sestavě, dynamika tuhých těles, přechod k transientní dynamické analýze tělesa v sestavě.
- Jednoduchý drop test výrobku, např. absorbér nárazu vyrobený SLM technologií.
- Použití pokročilých materiálových modelů v simulaci.
- Závěrečný seminář, prezentace výsledků