Simulace technologických procesů (FSI-HPR)

Akademický rok 2024/2025
Garant: Ing. Jan Řiháček, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚST všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
 
Výstupy studia a kompetence:
 
Prerekvizity:

Základní znalost strojírenské technologie a počítačová gramotnost.
Obsah předmětu (anotace):

Předmět „Simulace technologických procesů“ navazuje svým obsahem na předmět „Počítačová podpora technologie“ a je zaměřen na rozšíření základních znalostí z oblasti numerického modelování technologických procesů, zejména technologie tváření, svařování a tepelného zpracování. V rámci přednášek jsou studenti podrobně seznámeni s podstatou základních numerických metod používaných v současné technické praxi a s využitím numerického modelování pro řešení problematik technologií tváření, svařování a tepelného zpracování materiálu. Praktická část - cvičení cílí především na obecné zásady tvorby výpočtových modelů, určených k analýze technologických procesů. Studenti tak získají znalosti pro samostatnou orientaci v problematice numerických simulací a analýz.
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
 
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška

1. Numerické modelování tvářecích procesů (základní přístupy; zahrnutí času a nelinearit do výpočtu; využití různých numerických metod)


2. Metoda konečných prvků v prostředí softwaru ANSYS (základní princip; řešení úloh tváření v softwaru ANSYS; základní etapy preprocessingu a postprocessingu)


3. Metoda konečných diferencí (základní princip; možnosti výpočtové sítě; diskretizace prostoru a času; rovnice vedení tepla – ilustrace využití MKD pro rozložení teplotního pole)


4. Metoda oddělených prvků (základní princip; tvrdá a měkká metoda; možnosti diskretizace a propojování elementů)


5. Metoda SPH (základní princip; váhová funkce a vyhlazovací vzdálenost; realizace okrajových podmínek)


6. Metoda hraničních prvků (základní princip; fundamentální řešení; možnosti diskretizace)


7. Metoda konečných objemů (úvod do hydrodynamiky; základní princip MKO; možnosti diskretizace; řešení rozhraní mezi dvěma typy médií)


8. Numerické simulace tepelného zpracování (cíle numerických analýz; simulace svařování v prostředí MKP)


9. Úvod do numerických simulací svařování (základní veličiny; vstupy a výstupy numerických analýz)


10. Metody řešení problematiky svařování (transientní metoda; metoda Macro Bead; lokálně globální metoda; metoda smršťování)


11. Tepelné procesy při svařování (struktura a vlastnosti svarového spoje a TOO; teplotní pole; teplotní cyklus)


12. Napětí a deformace při svařování (příčiny vzniku, modelování a měření)


13. Aplikace numerického modelování v technologiích tváření a svařování (praktické ukázky)
    Cvičení s počítačovou podporou

1. Základní postup při simulaci tvářecích procesů v softwaru ANSYS


2. Řešení zadané problematiky tváření v simulačním softwaru


3. Řešení zadané problematiky tváření v simulačním softwaru


4. Řešení zadané problematiky tváření v simulačním softwaru


5. Zadání a řešení samostatného projektu


6. Řešení samostatného projektu


7. Odevzdání a vyhodnocení zpracovávaného projektu


8. Úvod do numerické simulace svařování v softwaru SYSWeld


9. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru


10. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru


11. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru


12. Řešení zadané problematiky svařování v simulačním softwaru


13. Závěrečný písemný test, klasifikovaný zápočet
Literatura - základní:
1. ŘIHÁČEK, Jan. FSI VUT v Brně. Počítačová podpora technologie: část tváření. Brno, 2015, 29 s. Sylabus.
2. ŘIHÁČEK, Jan. FSI VUT v Brně. Simulace tvářecích procesů v softwaru FormFEM: řešené příklady. Brno, 2015, 94 s.
5. VANĚK, Mojmír. FSI VUT v Brně. Počítačová podpora technologie: část svařování. Brno, 2015. Sylabus.
6. VANĚK, Mojmír. FSI VUT v Brně. Počítačová podpora technologie: příklady ze simulací svařování a tepelného zpracování. Brno, 2015.
Literatura - doporučená:
1. VALBERG, Henry S. Applied metal forming including FEM analysis. New York: Cambridge University Press, 2010. ISBN 978-051-1729-430.
2. PETRUŽELKA, Jiří a Jiří HRUBÝ. Výpočetní metody ve tváření. 1. vyd. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita, Strojní fakulta, 2000. ISBN 80-7078-728-7.
3. GOLDAK, John A. a Mehdi AKHLAGHI. Computational welding mechanics. New York, USA: Springer, 2005, 321 s. ISBN 03-872-3287-7.
6. ESI GROUP. PAM-STAMP 2015: User´s Guide. 2015, 1080 s
7. FURRER, D. U. a S. L. SEMIATIN. ASM Handbook Volume 22B: Metals process simulation. Materials Park, Ohio: ASM International, 2010. ISBN 978-1-61503-005-7.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-STG-P prezenční studium STM Strojírenská technologie a průmyslový management -- kl 4 Povinně volitelný 2 2 L
N-STG-P prezenční studium STG Strojírenská technologie -- kl 4 Povinně volitelný 2 2 L