Simulace technologických procesů (FSI-HPR)

Cílem předmětu je seznámit studenty s podstatou, možnostmi využití a aplikací základních metod numerického modelování, a to zejména při řešení problematiky návrhu a optimalizace technologických procesů spojených s tvářením, svařováním a tepelným zpracováním. Předmět rovněž cílí na osvojení dovedností nutných pro práci se simulačními softwary ve zmíněných oblastech. 

Studenti budou seznámeni s teorií, jakož i s nejnovějšími poznatky v oboru numerických metod, používaných v současnosti v technické praxi. Získají základní dovednosti pro formulaci a řešení výpočetních modelů v oblastech tváření, svařování a tepelného zpracování materiálu.

Předmět „Simulace technologických procesů“ navazuje svým obsahem na předmět „Počítačová podpora technologie“ a je zaměřen na rozšíření základních znalostí z oblasti numerického modelování technologických procesů, zejména technologie tváření, svařování a tepelného zpracování. V rámci přednášek jsou studenti podrobně seznámeni s podstatou základních numerických metod používaných v současné technické praxi a s využitím numerického modelování pro řešení problematik technologií tváření, svařování a tepelného zpracování materiálu. Praktická část - cvičení cílí především na obecné zásady tvorby výpočtových modelů, určených k analýze technologických procesů. Studenti tak získají znalosti pro samostatnou orientaci v problematice numerických simulací a analýz.

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu a ukázek základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktickou práci ve vybraném simulačním softwaru.

Udělení klasifikovaného zápočtu je podmíněno vypracováním zadaných numerických analýz v rámci práce s vybraným softwarem a prokázáním teoretických znalostí v podobě písemného testu. Hodnotí se klasifikačním stupněm ECTS.

Účast na přednáškách je doporučená. Účast na cvičeních je povinná. Docházka do cvičení je pravidelně kontrolována a účast ve výuce je zaznamenávána. V případě zameškané výuky může učitel v odůvodněných případech stanovit náhradní zadání cvičení.

1. Numerické modelování tvářecích procesů (základní přístupy; zahrnutí času a nelinearit do výpočtu; využití různých numerických metod) 2. Metoda konečných prvků v prostředí softwaru ANSYS (základní princip; řešení úloh tváření v softwaru ANSYS; základní etapy preprocessingu a postprocessingu) 3. Metoda konečných diferencí (základní princip; možnosti výpočtové sítě; diskretizace prostoru a času; rovnice vedení tepla – ilustrace využití MKD pro rozložení teplotního pole) 4. Metoda oddělených prvků (základní princip; tvrdá a měkká metoda; možnosti diskretizace a propojování elementů) 5. Metoda SPH (základní princip; váhová funkce a vyhlazovací vzdálenost; realizace okrajových podmínek) 6. Metoda hraničních prvků (základní princip; fundamentální řešení; možnosti diskretizace) 7. Metoda konečných objemů (úvod do hydrodynamiky; základní princip MKO; možnosti diskretizace; řešení rozhraní mezi dvěma typy médií) 8. Numerické simulace tepelného zpracování (cíle numerických analýz; simulace svařování v prostředí MKP) 9. Úvod do numerických simulací svařování (základní veličiny; vstupy a výstupy numerických analýz) 10. Metody řešení problematiky svařování (transientní metoda; metoda Macro Bead; lokálně globální metoda; metoda smršťování) 11. Tepelné procesy při svařování (struktura a vlastnosti svarového spoje a TOO; teplotní pole; teplotní cyklus) 12. Napětí a deformace při svařování (příčiny vzniku, modelování a měření) 13. Aplikace numerického modelování v technologiích tváření a svařování (praktické ukázky)

1. Základní postup při simulaci tvářecích procesů v softwaru ANSYS 2. Řešení zadané problematiky tváření v simulačním softwaru 3. Řešení zadané problematiky tváření v simulačním softwaru 4. Řešení zadané problematiky tváření v simulačním softwaru 5. Zadání a řešení samostatného projektu 6. Řešení samostatného projektu 7. Odevzdání a vyhodnocení zpracovávaného projektu 8. Úvod do numerické simulace svařování v softwaru SYSWeld 9. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru 10. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru 11. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru 12. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru 13. Závěrečný písemný test, klasifikovaný zápočet