MKP v inženýrských výpočtech (FSI-9MKP)

Akademický rok 2023/2024
Garant: prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je získání schopností využívat Metodu konečných prvků na pokročilé úrovni, odpovídající požadavkům doktorského studia, včetně porozumnění algoritmu a procedurám využívaným při programování MKP. Absolvent získá praktické
dovedností zaměřené prioritně do oblasti jeho tématu doktorské práce, i všeobecný přehled
o možnostech nabízených komerčních programových systémů MKP.
Výstupy studia a kompetence:
Absolvent kurzu dokáže tvůrčím způsobem aplikovat poznatky z teorie Metody konečných prvků na řešení problémů spojených s tématem disertační práce, včetně samostatného programování vlastních procedur a maker, doplňujících základní uživatelskou nabídku komerčních systémů MKP.
Prerekvizity:
Maticová symbolika, lineární algebra, funkce jedné a více proměnných, integrální a diferenciální počet, diferenciální rovnice, základy dynamiky, pružnosti, vedení tepla a proudění.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět seznamuje posluchače s Metodou konečných prvků v rozsahu, odpovídajícím pokročilé úrovni zasvěceného uživatele, schopného MKP samostatně tvůrčím způsobem používat. Jsou uvedeny souvislosti teoretických základů MKP s praktickou stránkou programové realizace algoritmu metody. Posluchači absolvují teoreticky a při řešení samostatných zadání též prakticky příklady využití MKP v oblastech mechaniky, souvisejících s tématem jejich disertace.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.
Způsob a kritéria hodnocení:
Závěrečné hodnocení je založeno na prokázání schopnosti aktivní práce s vybraným systémem MKP formou samostatného zpracování a prezentace zadaného semestrálního projektu.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Kontrola výuky probíhá individuálně podle postupu práce na semestrálním projektu.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  10 × 2 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Přednáška 1.Úvod do teorie MKP, diskretizace, algoritmus
2.Algoritmus MKP - prvkové matice, sestavení globálních matic, struktura programu
3.Metody řešení velkých soustav rovnic
4.Základní typy prvků a jejich prvkové matice
5.Izoparametrická formulace prvků a základní typy prostorových prvků
6.Hermiteovské bázové funkce u tenkostěnných ohýbaných prvků
7.Uživatelské procedury a makra v systémech ANSYS a ABAQUS
8.Podmínky konvergence, kompatibilita, hierarchické a adaptivní algoritmy
9.MKP v úlohách dynamiky, vedení tepla, proudění, stacionární a nestacionární úlohy
10.Explicitní řešení nestacionárních problémů, nelinearity
11.Aplikace MKP v oblasti tématu disertační práce - konzultace, samostatná práce
12.Aplikace MKP v oblasti tématu disertační práce - konzultace, samostatná práce
13.Aplikace MKP v oblasti tématu disertační práce - konzultace, samostatná práce
Literatura - základní:
1.  Zienkiewicz, O. C., Taylor, R. L., The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics, Elsevier, 2013
2. K.-J.Bathe: Finite Element Procedures, K.-J.Bathe, 2014
3. Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures: Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures. J.Wiley, New York, 2000
Literatura - doporučená:
1. Z.Bittnar, J.Šejnoha: Numerické metody mechaniky 1, 2. Vydavatelství ČVUT, Praha, 1992
2. J.Petruška: MKP v inženýrských výpočtech http://www.umt.fme.vutbr.cz/images/opory/MKP%20v%20inzenyrskych%20vypoctech/RIV.pdf
3. V.Kolář, I.Němec, V.Kanický: FEM principy a praxe metody konečných prvků, Computer Press, 2001
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
D-APM-P prezenční studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z
D-ENE-P prezenční studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z
D-IME-P prezenční studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z
D-APM-K kombinované studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z
D-ENE-K kombinované studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z
D-IME-K kombinované studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z