Počítačové metody mechaniky v dynamice (FSI-RPM)

Akademický rok 2018/2019
Garant: doc. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je osvojení znalosti z oboru lineárního kmitání mechanických soustav s jedním a více stupni volnosti, MBS a s kmitáním kontinua.
Výstupy studia a kompetence:
Absolvent bude mít podrobné znalosti z kmitání lineárních soustav s jedním a více stupňů volnosti. Bude schopen řešit vlastní frekvence a odezvu těchto soustav na různé druhy budících sil a momentů. Bude schopen řešit úlohy technické praxe, které mohou být modelovány tímto způsobem. Absolvent bude seznámen s problematikou kmitání základních modelů kontinua. Bude schopen modelovat soustavy pomocí metody konečných prvků a pomocí multi-body systémů.
Prerekvizity:
Student musí znát: lineární algebru, diferenciální a integrální počet jedné a více proměnných, základy programování a algoritmizace, matematický software (MATLAB), znalosti z předmětů statika, kinematika, pružnost a pevnost a dynamika.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět je zaměřen na kmitání mechanických soustav. Výuka je zaměřena na několik základních modelových oblastí lineární dynamiky jako je kmitání soustav s jedním stupněm volnosti, kmitání soustav s více stupni volnosti, kmitání kontinuí, metody redukce atd. Student seznámen s volným i vynuceným kmitáním pro všechny modelové úlohy. V rámci cvičení bude student seznámen s řešením problémů z uvedených problematik pomocí numerických metod.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zkouška je rozdělena na dvě části a skládá se z testu a příkladu. Náplní první části je průřezový písemný test. Postup do druhé části zkoušky je podmíněn ziskem alespoň poloviny bodů. V případě nesplnění této podmínky je zkouška hodnocena známkou F. Náplní druhé části je písemné řešení typických úloh z profilujících oblastí předmětu. Konkrétní podobu zkoušky, typy, počet příkladů či otázek a podrobnosti hodnocení sdělí přednášející v průběhu semestru. Výsledné hodnocení je dáno součtem bodového zisku ze cvičení a u zkoušky. K úspěšnému zakončení předmětu je nutno získat alespoň 50 bodů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičeních je povinná a kontrolovaná vyučujícím. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu. Jednorázovou neúčast je možno nahradit vypracováním náhradních úloh dle pokynů vyučujícího. Konkrétní podobu stanovuje učitel vedoucí cvičení.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1) Úvod do počítačových metod v dynamice, modelování mechanických soustav
2) Simulační modelování v dynamice
3) Kmitání s jedním stupněm volnosti – buzení a tlumení
4) Kmitání s jedním stupněm volnosti – stavový model a přenosová funkce
5) Kmitání s jedním stupněm volnosti – metody řešení vlastních frekvencí a odezvy
6) Kmitání s více stupni volnosti
7) Kmitání s více stupni volnosti – metody řešení vlastních frekvencí a odezvy
8) Fyzikální modely s více stupni volnosti
9) Soustavy vázaných těles
10) Kmitání kontinuí – pruty a struny
11) Kmitání kontinuí – desky, membrány, skořepiny
12) Modely tlumení dynamických systémů
13) Metody řešení dynamiky kontinuí
    Cvičení s počítačovou podporou 1) Úvod do počítačových metod dynamiky v prostředí MATLAB
2) Úvod do počítačových metod dynamiky SIMULINK
3) Dynamické modely lineárního systému s jedním stupněm volnosti
4) Stanovení vlastní frekvence
5) Řešení odezvy, přímé řešení pohybové rovnice
6) Analýza dynamického systému v prostředí MATLAB
7) Multi-body systémy – SimMechanics
8) Multi-body systémy s jedním stupněm volnosti v prostředí ADAMS
9) Multi-body systémy s více stupni volnosti v prostředí ADAMS
10) Model struny a prutu
11) Model desky a membrány
12) Kmitání skořepiny
13) Kmitání MKP modelu tělesa
Literatura - základní:
1. William T. Thomson, Theory of Vibration With Applications 5th Edition
2. Slavík,J.,Stejskal,V.,Zeman,V.: Základy dynamiky strojů, ČVUT Praha, 2000.
3. Harris,C., Piersol, A., G.: Shock and Vibration Handbook, McGRAW-HILL New York, 2002.
Literatura - doporučená:
1. Meirovitch,L.: Elements of Vibration Analysis, 2002
2. Crede,Ch.,Harris,C.: Shock and Vibration Handbook, 2005
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2A-P prezenční studium M-MET Mechatronika -- zá,zk 5 Povinný 2 1 Z
M2A-P prezenční studium M-IMB Inženýrská mechanika a biomechanika -- zá,zk 5 Povinný 2 1 Z