Počítačová podpora technologie (FSI-HPT-K)

Akademický rok 2022/2023
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:
    Konzultace v kombinovaném studiu  1 × 17 hod. povinná                  
    Konzultace  1 × 35 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Konzultace v kombinovaném studiu 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)
    Konzultace 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. Bibba,A.: Form 2d,Quantor ,2001
2. Šimeček,P.,Hajduk,D.: Formfem,ITA Ostrava,2004
3. Král,F.: Norms,PO-NOR-KA Praha,2004
4. Kříž,R., Vávra,P.: CIM - Počítačová podpora výrobního procesu, SCIENTIA spol s.r.o., Praha, 2001
5. Brebbia,C.: The boundary element method for ingineers, Penetch Press, London 1999
Literatura - doporučená:
1. Bejček,V. a kolektiv: CIM poč.podp.výrob.procesu,VUT Brno,2003
2. Stiebounov,S.: Q Form,Quantor,2003
3. Hrubý,J., Petruželka,J.,: Výpočetní metody ve tváření, VŠB TU Ostrava, 2005
4. Kopřiva,M.: Počítačová podpora technologie, Sylabus. Studijní opory FSI VUT Brno, 2003
5. Kopřiva, M.: Specifické činnosti v simulačním software, Sylabus. Studijní opora FSI VUT Brno, 2004
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-STG-K kombinované studium STM Strojírenská technologie a průmyslový management -- zá,zk 4 Povinný 2 1 Z
N-STG-K kombinované studium MTS Moderní technologie osvětlovacích soustav -- zá,zk 4 Povinný 2 1 Z
N-STG-K kombinované studium STG Strojírenská technologie -- zá,zk 4 Povinný 2 1 Z