Počítačová podpora technologie (FSI-HPT)

Akademický rok 2023/2024
Garant: Ing. Jan Řiháček, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚST všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:

Cílem předmětu je seznámit studenty s možnostmi experimentálního a teoretického vyhodnocení výrobních procesů s užitím počítačové podpory a se základy práce v jednotlivých oblastech této problematiky. Studenti budou mít přehled o tom, co mohou očekávat od výsledků počítačové podpory v praxi. Předmět rovněž cílí na osvojení dovedností nutných pro základní práci se simulačními softwary.
Výstupy studia a kompetence:

Studenti budou seznámeni s teorií, jakož i s nejnovějšími poznatky v oboru 3D optického měření, virtuální výroby a numerických simulací. Získají základní dovednosti pro formulaci a řešení výpočetních modelů v oblastech tváření a svařování.
Prerekvizity:
Základní znalost strojírenské technologie a počítačová gramotnost.
Obsah předmětu (anotace):

Předmět seznamuje studenty s možnostmi počítačové podpory v různých oblastech návrhu výroby, zejména pak s využitím 3D optického měření a numerické simulace, jako nástrojů pro analýzu a optimalizaci technologických procesů. V rámci přednášek jsou studenti seznámeni s podstatou využití počítačové podpory a numerických simulací pro řešení deformačně-napěťových a teplotních úloh, které jsou úzce spjaty s problematikami technologií tváření a svařování. Cvičení předmětu cílí především na praktické výpočty a osvojení si hlavních zásad tvorby výpočtových modelů. Studenti tak především získají orientaci v problematice numerických simulací a analýz využívajících metodu konečných prvků.
Metody vyučování:

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

Pro udělení zápočtu je nutné absolvovat všechna cvičení a vypracovat dílčí úkoly. Zkouška bude mít písemnou a ústní část. Hodnotí se klasifikačním stupněm ECTS.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:

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.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška

1. Možnosti modelování tvářecích procesů (podobnostní, experimentální a teoretické modelování) 2. Experimentální modelování s počítačovou podporou (experimentální modelování s pomocí 3D optických systémů; základy fotogrammetrie a stereoskopie) 3. Možnosti numerického modelování (základní princip numerického modelování; 0D, 1D, 2D a 3D simulace, základní etapy práce se simulačními softwary) 4. Metoda konečných prvků (základní princip; ilustrace algoritmu MKP pro deformačně-napěťovou úlohu; rovnice MKP) 5. Nelineární úlohy MKP (geometrická, kontaktní a materiálová nelinearita; algoritmy řešení) 6. Výpočetní síť MKP (základní typy tělesových prvků; speciální typy prvků MKP, hodnocení kvality sítě) 7. Materiálové modely v MKP (popis křivky zpevnění; zkoušky mechanických vlastností; pružně plastické a hyperelastické modely) 8. Numerická simulace tváření za tepla (popis přenosu tepla; součinitel přestupu tepla; tepelná a teplotní vodivost; změna mechanických vlastností) 9. Numerická simulace tváření za vyšších rychlostí deformace (změna mechanických vlastností materiálů; implicitní/explicitní přístupy k řešení; příklady aplikací) 10. Modelování porušení tvářeného materiálu (modely fyzického a virtuálního porušení) 11. Numerické simulace svařování (cíle numerických analýz svařování, simulace svařování v prostředí MKP) 12. Simulace tepelných procesů (základní veličiny pro popis šíření tepla; simulace tepelného ovlivnění materiálu) 13. Aplikace numerického modelování ve výrobním procesu (praktické aplikace)
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Seznámení se softwarem pro 3D optické měření
2. Vyhodnocení tahové zkoušky s použitím 3D optického měření
3. Vyhodnocení tahové zkoušky s použitím 3D optického měření
4. Seznámení s vybranými softwary pro simulaci tváření
5. Řešení zadané problematiky plošného tváření v simulačním softwaru
6. Řešení zadané problematiky plošného tváření v simulačním softwaru
7. Řešení zadané problematiky plošného tváření v simulačním softwaru
8. Řešení zadané problematiky objemového tváření v simulačním softwaru
9. Řešení zadané problematiky objemového tváření v simulačním softwaru
10. Řešení zadané problematiky objemového tváření v simulačním softwaru
11. Seznámení s vybraným softwarem pro simulaci svařování
12. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru
13. Vyhodnocení zpracovávaného projektu a udělení zápočtů
Literatura - základní:
1. ŘIHÁČEK, Jan. FSI VUT v Brně. Počítačová podpora technologie: část tváření. Brno, 2015, 29 s. Sylabus.
2. ŘIHÁČEK, Jan. FSI VUT v Brně. Simulace tvářecích procesů v softwaru FormFEM: řešené příklady. Brno, 2015, 94 s.
3. VANĚK, Mojmír. FSI VUT v Brně. Počítačová podpora technologie: část svařování. Brno, 2015. Sylabus.
4. VANĚK, Mojmír. FSI VUT v Brně. Počítačová podpora technologie: příklady ze simulací svařování a tepelného zpracování. Brno, 2015.
Literatura - doporučená:
1. VALBERG, Henry S. Applied metal forming including FEM analysis. New York: Cambridge University Press, 2010. ISBN 978-051-1729-430.
2. PETRUŽELKA, Jiří a Jiří HRUBÝ. Výpočetní metody ve tváření. 1. vyd. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita, Strojní fakulta, 2000. ISBN 80-7078-728-7.
3. GOLDAK, John A. a Mehdi AKHLAGHI. Computational welding mechanics. New York, USA: Springer, 2005, 321 s. ISBN 03-872-3287-7.
10. FURRER, D. U. a S. L. SEMIATIN. ASM Handbook Volume 22B: Metals process simulation. Materials Park, Ohio: ASM International, 2010. ISBN 978-1-61503-005-7.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-STG-P prezenční studium STM Strojírenská technologie a průmyslový management -- zá,zk 4 Povinný 2 1 Z
N-STG-P prezenční studium MTS Moderní technologie osvětlovacích soustav -- zá,zk 4 Povinný 2 1 Z
N-STG-P prezenční studium STG Strojírenská technologie -- zá,zk 4 Povinný 2 1 Z