Finite Element Method - Structural Analyses (FSI-ZSY-A)

Akademický rok 2023/2024
Garant: doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚK všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: angličtina
Cíle předmětu:
Absolventi budou schopni provádět základní strukturální analýzy zaměřené na vyhodnocení stavu napjatosti součástky a jednoduché sestavy.
Výstupy studia a kompetence:
- Schopnost provádět lineární a základní nelineární simulace stavu napjatosti součástek a jednoduchých sestav v oblasti strojního inženýrství.
- Schopnost připravit geometrii, vytvořit síť, zadat okrajové podmínky a základní materiálové vlastnosti, běžným způsobem vyhodnotit a interpretovat výsledky.
- Zkušenosti s použitím sw ANSYS Workbench, seznámení se systémem ANSYS Discovery.
- Dovednosti a základní návyky potřebné pro práci s moderním MKP systémem ať už ve formě samostatného softwaru nebo integrovaného modulu v CAD systému.
- Pochopení významu MKP pro inženýrskou praxi.
Prerekvizity:
- znalosti z oblasti mechaniky, dynamiky, pružnosti a pevnosti, CAD modelování a materiálových věd na úrovni bakalářského studia strojního inženýrství.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět je zaměřen na analýzu stavu napjatosti součástek a jednoduchých sestav v oblasti strojního inženýrství. Studenti jsou seznámeni s nezbytným teoretickým základem metody konečných prvků a s tím, jak je tato metoda implementována v různých kategoriích softwarových systémů.
Je zdůrazněna rozdílnost přístupů při analytickém a numerickém řešení, interpretace výsledků při lineárním a nelineárním řešení modelu, odhad a hodnocení různých vlivů na přesnost výsledků. Důraz je kladen na metodickou tvorbu výpočtového modelu a interpretaci výsledků simulací.
Předmět integruje poznatky z předcházejícího bakalářského studia strojního inženýrství a vytváří předpoklady pro úspěšné zvládnutí konstrukčních projektů a diplomové práce.
Metody vyučování:
Přednášky, cvičení, samostudium.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky udělení zápočtu:
- aktivní účast na přednáškách (max. 10 bodů),
- vyřešení zadaných úloh a prezentace dosažených výsledků (max. 30 bodů),
- minimálně je nutné získat 20 bodů.
Podmínky získání zkoušky:
- praktická část: metodicky správné vyřešení zadané úlohy (max. 40 bodů),
- ústní zkouška (max. 20 bodů),
- celkem je možno získat až 100 bodů, výsledná klasifikace se určí podle stupnice ECTS.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Přednášky: účast je doporučená.
Cvičení: účast je povinná a kontrolovaná vyučujícím, povolují se max. dvě absence. V případě dlouhodobé nepřítomnosti je náhrada zameškané výuky v kompetenci garanta předmětu.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  8 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  8 × 4 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška - Úvod do MKP: základy MKP, typy analýz, výpočtový model a simulace, geometrie, tvorba sítě, okrajové podmínky, interpretace výsledků.
- Lineární statické úlohy v rovině a prostoru: napěťová analýza, lineární okrajové podmínky.
- Lineární statické úlohy v rovině a prostoru: typy elementů, symetrie, interpretace výsledků.
- Nelineární statické úlohy v rovině a prostoru, nelineární materiál.
- Nelineární statické úlohy v rovině a prostoru, nelineární deformace a kontakt.
- Lineární stabilita.
- Modální analýza.
- Aktuální trendy v oblasti strukturálních analýz
    Cvičení s počítačovou podporou - Příprava geometrie v CAD systému, tvorba sítě, Preprocesing, Postprocesing.
- Okrajové podmínky, interpretace výsledků
- Typy elementů, symetrie, parametrizace modelu.
- Materiálové vlastnosti pro simulaci, materiálové nelinearity.
- Geometrické nelinearity a kontakt.
- Lineární stabilita jednoduché struktury.
- Modální analýza součástky.
- Závěrečný seminář, prezentace výsledků.
Literatura - základní:
1. KUROWSKI, Paul M., Finite Element Analysis for Design Engineers. Second edition. SAE International, 2017. ISBN-PDF 978-0-7680-8369-9. [online] Dostupné z: https://app.knovel.com/web/toc.v/cid:kpFEADEE04/viewerType:toc//root_slug:finite-element-analysis/url_slug:finite-element-analysis?b-q=kurowski&sort_on=default&b-group-by=true&b-sort-on=default&b-content-type=all_references&include_synonyms=no
2. RUGARLI, Paolo. Structural analysis with finite elements. Thomas Telford Limited, 2010. ISBN 978-0-7277-4093-9. [online] Dostupné z: https://app.knovel.com/web/toc.v/cid:kpSAFE0003/viewerType:toc//root_slug:structural-analysis-with/url_slug:structural-analysis-with?b-q=rugarli&sort_on=default&b-group-by=true&b-sort-on=default&b-content-type=all_references
Literatura - doporučená:
1. ANSYS Student Support Resources. [Online] Dostupné z: https://www.ansys.com/academic/free-student-products/support-resources.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-ENG-A prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 4 Povinný 2 2 Z
N-KSI-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 4 Povinný 2 1 Z
N-ENG-Z příjezd na krátkodobý studijní pobyt --- bez specializace -- zá,zk 4 Doporučený kurs 2 1 Z