Aplikace MKP pro letectví (FSI-OKP)

Akademický rok 2022/2023
Garant: doc. Ing. Jaroslav Juračka, Ph.D.  
Garantující pracoviště: LÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem je seznámit studenty s metodou konečných prvků a jejím využití při pevnostních výpočtech leteckých konstrukcí.
Výstupy studia a kompetence:
Předmět umožňuje studentům získat praktické zkušenosti s výpočty pomocí metody konečných prvků se zaměřením na letecké konstrukce.
Prerekvizity:
Základní znalosti matematiky, mechaniky, pružnosti a pevnosti.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět přináší praktický náhled na metodu konečných prvků (MKP) a její využití pro stanovení napětí a deformace konstrukce. Zaměřuje se na využití MKP metod při návrhu a kontrole dílů a konstrukčních celků leteckých konstrukcí. Využíván je systém MSC.Patran/Nastran/Dytran
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:
Podmínkou udělení zápočtu je dodání MKP projektu v daném termínu. Schopnost modelování je následně ověřena individuálně a hodnocena ve shodě s deklaovaným hodnocením na začátku semestru.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Přednášky povinné svázané s cvičeními (min. účast 80%). Odůvodněná nepřítomnost může být nahrazena konsultacemi.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 1 hod. povinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Úvod do problematiky metody konečných prvků
2. Popis a vlastnosti nejdůležitějších prvků a jejich matic tuhosti.
3. Sestavení výsledné matice tuhosti - 1D prutového prvku.
4. Sestavení výsledné matice tuhosti - 1D nosníkového prvku.
5. Sestavení výsledné matice tuhosti - 2D prvek.
6. Materiálová a geometrická nelinearita.
7. Podmínky a zvláštnosti idealizace leteckých konstrukcí v MKP.
8. Topologická optimalizace
9. Parametrická optimalizace
10. Aplikace MKP na dynamické úlohy, explicitní řešič
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Úvod do systémů MSC.Patran/Nastran
2. Požití a možnosti 1D prvků
3. Použití a možnosti 2D prvků
4. Použití a možnosti 3D prvků
5. Kombinace 1D a 2D prvků – vyztužený panel
6. Kompozitní konstrukce v MKP
7. Využití MPC prvků, zavedení zatížení
8. Výpočet stability prutu – Buckling
9. Stabilita panelu – Buckling
10. Nelineární úlohy
11. Základy topologické optimalizace v MSC.Patran/Nastran
12. Základy parametrické optimalizace v MSC.Patran/Nastran
13. Úvod do systému MSC.Patran/Dytran
Literatura - základní:
1. REDDY, J. N. (Junuthula Narasimha). Introduction to the Finite Element Method. 4rd ed. New York: McGraw-Hill Education, 2018, 816 p. ISBN 1259861902.
2. COOK, Robert D. Concepts and applications of finite element analysis. 4th ed. Hong Kong: Wiley, 2001, xvi, 719 p. ISBN 0471356050.
3. MSC.Nastran 2019 Documentation,2018 MSC.Software Corporation. Printed in U.S.A. All Rights Reserved
Literatura - doporučená:
1. MSC SOFTWARE. MSC Nastran, Patran Student tutorials. In: Youtube [online]. 2012-11-15 [cit. 2019-05-13], Available at: https://www.youtube.com/watch?v=ARe5R6eR0VM&list=PLI39KM_btemwwh_QEJWRpkrsK7EN7Kmth
2. ZIENKIEWICZ, O. C, Robert L TAYLOR a J. Z ZHU. The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals. 7th ed. Butterworth Heinemann, 2013, 756 p. ISBN 1856176339.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- kl 4 Povinně volitelný 1 1 L
N-LKT-P prezenční studium TLT Technologie provozu letadlové a letištní techniky -- kl 4 Povinně volitelný 2 1 L
N-LKT-P prezenční studium STL Stavba letadel -- kl 4 Povinně volitelný 2 1 L