Simulace v automobilovém průmyslu (FSI-QPA)

Akademický rok 2023/2024
Garant: prof. Ing. Pavel Novotný, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚADI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:

Cílem předmětu je seznámit studenty se soudobými výpočtovými modely, které jsou pro řešení různých typů úloh aplikovány při vývoji motorových vozidel. Výpočtové modely jsou využity pro simulace lineárních a nelineárních problémů strukturální mechaniky pomocí metody konečných prvků. Součástí je představení matematické a fyzikální podstaty výpočtových modelů a prezentace těchto modelů prostřednictvím programových prostředků.

Výstupy studia a kompetence:

Předmět umožní studentům získat znalosti o soudobých výpočtových modelech, aplikovaných v rámci úloh strukturální mechaniky pohonných jednotek a motorových vozidel. Získané schopnosti umožní studentům provádět analýzy pevnostní mechanických struktur, vedení tepla v pevných tělesech, velkých deformací, kontaktů těles nebo rychlých dynamických dějů.

Prerekvizity:

Znalosti matematiky vyučované na bakalářském studiu a nezbytně zahrnující lineární algebru (matice, determinanty, soustavy lineárních rovnic apod.), diferenciální a integrální počet a obyčejné diferenciální rovnice.
Znalosti základů kinematiky, dynamiky, pružnosti a pevnosti.

Vazby k jiným předmětům:
povinná korekvizita: Motorová vozidla [QMV]
doporučená korekvizita: Traktory [QT]
povinná korekvizita: Dynamika vozidel [QDY]
povinná korekvizita: Dynamika vozidel [QDY-A]

Obsah předmětu (anotace):

Předmět má seznámit studenty s nejdůležitějšími soudobými výpočtovými modely aplikovanými při vývoji moderních pohonných jednotek a motorových vozidel. Důraz je kladen na matematické a fyzikální základy výpočtových modelů a programových prostředků, jakož i verifikaci výsledků výpočtového modelování adekvátními experimentálními metodami. Prezentovaná problematika zahrnuje aplikaci metody konečných prvků při analýzách deformace, napjatosti, únavové bezpečnosti, teplot nebo kontaktů komponent motorových vozidel.

Metody vyučování:

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.
Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky předem probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení:

Zápočet je podmíněn aktivní účastí ve cvičeních, řádným vypracováním semestrální práce a splněním podmínek při kontrolních testech. Závěrečná zkouška ověřuje znalosti získané při přednáškách, cvičeních a při samostudiu podpůrných zdrojů informací. Zkouška a je rozdělena do písemné teoretické části, písemné výpočtové části a do části ústní. Zkouška zohledňuje práci studenta ve cvičení. Student musí pro úspěšné splnění zkoušky dosáhnout nadpoloviční počet bodů z celkového počtu bodů. Ústní zkouška může ověřit znalosti studenta v dané problematice a ovlivnit výsledné hodnocení.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:

Cvičení jsou povinná, forma nahrazení zameškané výuky je řešena individuálně s cvičícím nebo s garantem předmětu. Přednášky jsou nepovinné, avšak silně doporučené.

Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 3 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška

  1. Úvod k výpočtovým simulacím strukturální mechaniky těles v automobilovém průmyslu

  2. Diskrétní modely komponent

  3. MKP v lineární strukturální mechanice

  4. Aplikace MKP v komerčních systémech

  5. Metody diskretizace pro MKP

  6. Hodnocení pevnosti komponent motorových vozidel

  7. Hodnocení únavového poškozování komponent aplikací MKP

  8. Řešení nelineárních úloh a velké deformace

  9. Modelování kontaktů těles aplikací MKP

  10. Modelování geometrických a materiálových nelinearit aplikací MKP

  11. Modelování svarových spojů aplikací MKP

  12. Modelování přestupu tepla aplikací MKP

  13. Modelování dynamických dějů aplikací MKP

    Cvičení s počítačovou podporou

  1. Příprava geometrických modelů komponent I

  2. Příprava geometrických modelů komponent II

  3. Prutové prvky v MKP

  4. Plošné prvky v MKP

  5. Diskretizace objemových modelů komponent I

  6. Diskretizace objemových modelů komponent II

  7. Směrová tuhost komponent pohonné jednotky

  8. Vysokocyklové únavové poškození v MKP

  9. Nízkocyklové únavové poškození v MKP

  10. Kontakt komponent pohonné jednotky

  11. Analýza napjatosti svarového spoje

  12. Tepelně-mechanická a přechodová tepelná MKP analýza

  13. Zápočtový test formou praktické aplikace MKP programu

Literatura - základní:
1. ZIENKIEWICZ, O.C. a R. L. TAYLOR. The finite element method: Volume 1: The Basics. Fifth edition. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2000. ISBN 07-506-5049-4.
2. WELTY, J. R., WICKS, C. E., WILSON, R. E. & G. L. RORRER. Fundamentals of momentum, heat, and mass transfer. New York: Wiley, 5th ed., 2008.
3. STACHOWIAK, Gwidon W. a Andrew W. BATCHELOR. Engineering Tribology. 3. vyd. Boston: Elsevier Butterworth-Heinemann, 2005. ISBN 0-7506-7836-4.
Literatura - doporučená:
1. AHMAD S., IRONS, B. M. a O.C. ZIENKIEWICZ. Theory Reference. Southpointe: ANSYS, Inc. Release 2023 R2.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-ADI-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 6 Povinně volitelný 2 1 Z