Detail předmětu

Pokročilé modelování a simulace ve výpočtové mechanice

FSI-RKI-AAk. rok: 2027/2028

Učivo navazuje na předměty, které se zabývaly lineárním a nelineárním chováním materiálu a příslušnými algoritmy, jež se používají k řešení souvisejících úloh v rámci metody konečných prvků. Tento předmět se zaměřuje na pokročilé modely materiálu a jejich detailní formulace, připravujíc studující na využívání realistického popisu materiálu při hodnocení mezních stavů konstrukcí. Praktická část se zaměřuje na software Abaqus, který je v průmyslu široce využíván k analýzám chování konstrukcí.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Příslušnost k typu studijního programu

magisterský navazující

Garant předmětu

doc. Ing. František Šebek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Vstupní znalosti

Studující by měli být obeznámemi s lineární algebrou, funkcemi jedné nebo více proměnných, integrálním a diferenciálním počtem, metodou konečných prvků, statikou, pružností a pevností a dynamikou.

Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů

Podmínky pro udělení zápočtu: docházka, aktivní účast na cvičeních, odevzdání a prezentace semestrálního projektu. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu. Omluvená neúčast se nahrazuje vypracováním zadaných úloh.

Výsledná známka je určena na základě písemné zkoušky. Je třeba získat alespoň 50 bodů, přičemž nejvýše je možné udělit 100. Podobu testu, typy příkladů a otázek a další podrobnosti budou v průběhu semestru sděleny osobně.

Učební cíle

Předmět cílí na poskytí uceleného přehledu konstitutivních rovnic, jejich matematickou formulaci a využití při pokročilých analýzách v mechanice těles. Studující získají praktické znalosti potřebné k provádění náročných napěťově-deformačních analýz a naučí se samostatně pracovat v systému Abaqus při řešení inženýrských problémů vyskytujících se v průmyslové praxi.

Základní literatura

DUNNE, F.; PETRINIC, N. Introduction to Computational Plasticity. Oxford: Oxford University Press, 2005. ISBN 978-0-19-856826-1.
NIELSEN, Ch. V.; MARTINS, P. A. F. Metal Forming: Formability, Simulation, and Tool Design. London: Academic Press, 2021. ISBN 978-0-323-85255-5.
ANANDARAJAH, A. Computational Methods in Elasticity and Plasticity: Solids and Porous Media. New York: Springer Science+Business Media, 2010. ISBN 978-1-4419-6378-9.
BANABIC, D. Sheet Metal Forming Processes: Constitutive Modelling and Numerical Simulation. Berlin: Springer-Verlag, 2010. ISBN 978-3-540-88112-4.
BOWER, A. F. Applied Mechanics of Solids. 2nd Ed. Boca Raton: CRC Press, 2025. ISBN 978-1-041-01995-4.
HIERMAIER, S. J. Structures Under Crash and Impact: Continuum Mechanics, Discretization and Experimental Characterization. New York: Springer Science+Business Media, 2008. ISBN 978-0-387-73862-8.
HOLZAPFEL, G. A. Nonlinear Solid Mechanics: A Continuum Approach for Engineering. Chichester: John Wiley & Sons, 2000. ISBN 978-0-471-82319-3.

Doporučená literatura

BRDIČKA, M.; SAMEK, L.; SOPKO, B. Mechanika kontinua. Vyd. 4., rev. a upr. Praha: Academia, 2011. ISBN 978-80-200-2039-0.
NĚMEC, I.; TRCALA, M.; REK, V. Nelineární mechanika. Brno: Vysoké učení technické v Brně - Nakladatelství VUTIUM, 2018. ISBN 978-80-214-5519-1.
MACUR, M. Úvod do analytické mechaniky a mechaniky kontinua. Brno: Vysoké učení technické v Brně - Nakladatelství VUTIUM, 2010. ISBN 978-80-214-3944-3.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-ENG-Z magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs

  • Program N-IMB-P magisterský navazující

    specializace IME , 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. František Šebek, Ph.D.

Osnova

Definice tenzorů přetvoření a napětí a veličin popisujících jejich stavy.

Ortotropní elasticita.

Hyperelasticita.

Viskoelasticita.

Křivka napětí-přetvoření, její extrapolace a aproximace a typy zpevnění.

Pokročilé podmínky plasticity, izotropní zpevnění a zákon tečení.

Ortotropní plasticita.

Kritéria tvárného porušování.

Viskoplasticita a tečení při monotónním zatížení.

Cyklická plasticita, kinematické a kombinované zpevnění a tečení při cyklickém zatížení.

Další pokročilé modely materiálu v mechanice těles.

Cvičení s počítačovou podporou

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. František Šebek, Ph.D.

Osnova

Seznámení se softwarem Abaqus a zadání semestrálních projektů.

Ortotropní elasticita.

Hyperelasticita.

Viskoelasticita.

Křivka napětí-přetvoření, její extrapolace a aproximace a typy zpevnění.

Pokročilé podmínky plasticity, izotropní zpevnění a zákon tečení.

Ortotropní plasticita.

Kritéria tvárného porušování.

Viskoplasticita a tečení při monotónním zatížení.

Cyklická plasticita, kinematické a kombinované zpevnění a tečení při cyklickém zatížení.

Práce na projektech.

Prezentace projektů.