Software v numerické analýze (FSI-SNA)

Akademický rok 1999/2000
Garant: doc. Ing. Jaromír Heger, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem kursu 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.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti si osvojí základní pojmy z oboru metody konečných prvků. Naučí
se požívat ji k řešení problémů mechaniky kontinua na složitých dvou i
trojrozměrných oblastech jako nadstavbu k dosud poznaným řešením
analytickým. Použitelnost získaných znalostí pro studenty matematického
inženýrství je ve všech oborech mechaniky kontinua pevné i fluidní
fáze. Získaných znalostí lze vhodně použít při řešení diplomových
prací.
Prerekvizity:
 
Obsah předmětu (anotace):
Korektní problémy mechaniky kontinua. Alternativní způsoby řešení
diferenciálních rovnic. Variační metody - Ritzova metoda, metoda
konečných prvků. Historie metody konečných prvků. Algoritmus metody,
numerická realizace okrajových podmínek. Algoritmy řešení systémů
rovnic konečných prvků. Klasický variační přístup. Aproximační funkce
na přímkovém a trojúhelníkovém prvku. Alternativní způsoby nalezení
variačních principů. Metoda vážených reziduí (Weighted Residual Method).
Konečné prvky a interpolační funkce. Programový systém ANSYS a jeho
možnosti. Ukázky praktických aplikací. Organizace programu, databáze,
pracovní soubory. Preprocessing - solid modeling, direct meshing.
Aplikace okrajových podmínek a vlastní řešení. Postprocessing.
Top-Down modeling, Bottom-Up modeling. Souřadnicové systémy. Pracovní
roviny. Selekce entit. Booleovské operace. Komponenty, sestavy. APDL.
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Požadavky pro zápočet:
- aktivní účast ve cvičeních
- samostatné zvládnutí řešených úloh
- vypracování semestrální práce na zadané téma
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  11 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení na počítači  11 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Mechanika kontinua, korektní problémy mechaniky kontinua.
Alternativní způsoby řešení parciálních diferenciálních rovnic.
2. Variační metody - Ritzova metoda, metoda konečných prvků.
Aproximační funkce na přímkovém a trojúhelníkovém prvku.
3. Programový systém ANSYS a jeho vlastnosti. Řešení technických úloh.
Organizace programu. Databáze. Pracovní soubory programu ANSYS.
4. Grafické menu. Interaktivní a dávkový způsob práce. Preprocessing.
5. Solid Modeling (Top-Down, Bottom-Up, diskretizace). Direct Meshing.
6. Aplikace okrajových podmínek a vlastní řešení problémů.
7. Postprocessing - vyhodnocování výsledků řešení.
8. Souřadnicové systémy, pracovní roviny.
9. Selekce geometrických entit, Booleovské operace.
10. Komponenty, sestavy. Grafické výstupy z ANSYSu. Program DISPLAY.
11. Násobné zátěžné kroky. ANSYS Parametric Design Language (APDL).
    Cvičení na počítači V průběhu semestru budou řešeny 3 praktické příklady:
2 z oblasti pružnosti a pevnosti,
1 z oblasti vedení tepla (prostup tepla okenní stěnou).
Studenti se naučí ovládat ANSYS tak, aby grafických výstupů mohli
používat jako součástí ročníkových projektů či diplomových prací.
Zvládnutí problematiky prokáží vypracováním semestrální práce.
Literatura - základní:
1. Zienkiewicz, O. C.: The Finite Element Method, 3rd ed., , 0
2. Hinton, E. - Owen, D. R. J.: Finite Element Programming, , 0
3. Huebner, K. H. - Thornton, E. A. - Byrom, T. G.: The Finite Element Method for Engineers, 3d ed., , 0
Literatura - doporučená:
1. ANSYS User's Manuals: Analysis Guides, , 0
2. ANSYS User's Manuals: Commands Manual, , 0
3. ANSYS User's Manuals: Elements Manual, , 0
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Matematické inženýrství -- kl 4 Povinný 2 2 Z