Řešení základních úloh mechaniky těles pomocí MKP (FSI-6KP-K)

Cílem kurzu je seznámit studenty se základními principy metody konečných prvků a s její pratickou aplikací při modelování různých problémů mechaniky kontinua. Výuka je konkrétně zaměřena na použití programového systému ANSYS, který je rozšířen na vysokých školách, vědeckých ústavech a v průmyslových podnicích u nás i v zahraničí.

Studenti si osvojí základní pojmy z oboru metody konečných prvků. Naučí se MKP požívat k řešení problémů mechaniky kontinua na složitých dvou i trojrozměrných oblastech jako nadstavbu k dosud poznaným řešením analytickým. Použitelnost získaných znalostí je ve všech oborech mechaniky kontinua pro všechny konstrukční i technologické směry inženýrského studia.

Studující se v průběhu předmětu seznámí s teoretickými základy metody konečných prvků, s podstatou numerického výpočtového modelování a s fundamentálními praktickými znalostmi, které jsou aplikovány na typických úlohách mechaniky těles. Úlohy jsou rozděleny dle úrovně geometrie na 1D, 2D a 3D. Dominantně je předmět zaměřen na lineární statické strukturní analýzy, ale bude taktéž probrán úvod do dynamických analýz a analýz týkajících se vedení tepla. Výše uvedené bude procvičováno ve výpočtovém prostředí ANSYS Workbench. Nutnými výstupními znalostmi z předmětu jsou:

1. ovládnutí výpočtového prostředí,
2. pochopení správné úrovně výpočtového modelu (zahrnutí podstatných veličin),
3. analýza/posouzení/verifikace získaných výsledků,
4. teoretický základ MKP.

Požadavky pro hodnocení:

- aktivní účast ve cvičeních

- samostatné zpracování a prezentace zadaného semestrálního projektu,

- písemný test základních znalostí.

Vyučující upřesní konkrétní podobu hodnocení v prvním týdnu semestru.

• Úvod do metody konečných prvků


• Teoretické základy metody konečných prvků


• Prutové prvky: nosníky a příhradové konstrukce


• Rovinné prvky: rovinná napjatost, rovinná deformace a osová symetrie


• Tělesové a skořepinové prvky


• Způsoby vytvoření konečnoprvkové sítě a zadávání okrajových podmínek


• Řešení úloh dynamiky


• Představení systému ABAQUS


• Řešení úloh vedení tepla


• Teorie modelování.

1. - 7.

• Seznámení s programem ANSYS Workbench


• Nosníky, prutové soustavy


• Rovinné úlohy (rovinná napjatost, rovinná deformace, osová symetrie)


• Prostorové úlohy (tělesové a skořepinové prvky)


• Stacionární a nestacionární teplotní úlohy


• Výpočet vlastních frekvencí a tvarů


• Dynamické úlohy

8. - 12.

• Samostatná práce na projektu.

13.

• Prezentace projektů – hodnocení studentů.