Projekt - Computer Aided Engineering (FSI-ZP9)

Absolventi porozumí možnostem využití přístupů CAE v návrhovém procesu a na základě řešení multifyzikální úlohy dokáží analyzovat tvarově složitou strojní součást podrobenou dynamickým silovým a teplotním účinkům.

• Schopnost a efektivní aplikace analytických vztahů při analýze součásti.
• Schopnost řešit tvarově složitou strojní součást z pohledu kinematiky, lineární dynamiky, působení silových účinků (včetně termomechanických), napjatosti a deformace.
• Znalost přístupů a nástrojů CAD/CAE pro analýzu pokročilé strojní součásti při uvažování skutečných provozních stavů.
• Schopnost analyzovat a kriticky diskutovat dosažené výsledky.
• Schopnost řešit komplexní konstrukční problém v týmu včetně prezentace dosažených výsledků.

Znalosti z oblasti technické mechaniky, pružnosti a pevnosti, konstruování strojů, 3D modelování, termomechaniky, řešení úloh pomocí metody konečných prvků.

Předmět poskytuje přehled o analytickém a numerickém řešení tvarově složitých strojních součástí, které jsou podrobeny kombinovanému silovému působení při uvažování teplotních dějů (např. kliková hřídel, ojnice, vačková hřídel). Důraz je kladen na týmovou práci při řešení multifyzikální úlohy zahrnující analýzu kinematiky, dynamiky a silového a teplotního působení na strojní součást, přípravu digitálního modelu, správné nastavení vstupů numerického výpočtu (okrajové podmínky, konečnoprvková síť) a detailní analýzu získaných výsledků. Předmět integruje poznatky získané v teoretických předmětech bakalářského studia konstrukčního inženýrství, zejména v oblasti technické mechaniky, pružnosti a pevnosti, 3D modelování, termomechaniky a řešení úloh pomocí metody konečných prvků. 

Podmínky získání zápočtu (0-100 bodů, minimum pro získání zápočtu je 50):

• aktivní účast na cvičeních formou konzultací (min. 10 bodů z 20),
• odevzdání projektu v požadovaném rozsahu (min. 40 bodů z 80).

Podmínky získání zkoušky (0-100 bodů, minimum pro absolvování zkoušky je 50):

• týmová obhajoba řešení projektu před komisí (min. 20 bodů ze 40),
• individuální odborná rozprava před komisí nad problematikou, která souvisí s projektem a navazuje na požadované prerekvizity (min. 30 bodů ze 60),
• celkem je možno získat až 100 bodů, výsledná klasifikace se určí podle stupnice ECTS.

Přednáška: účast je doporučená.

Cvičení: účast je povinná a kontrolovaná vyučujícím, povolují se maximálně dvě absence. V případě dlouhodobé nepřítomnosti je náhrada zameškané výuky v kompetenci garanta předmětu.

• CAE v návrhovém procesu.


• Základy numerických metod pro obyčejné diferenciální rovnice.


• Řešení multifyzikálních úloh pomocí metody konečných prvků (MKP).

• Rozdělení do projektových týmů, analýza zadání, stanovení kompetencí.


• Rešerše zadaného problému, teoretická východiska řešení.


• Analýza kinematiky a dynamiky zadané součásti.


• Analýza silových působení, definice okrajových podmínek.


• MKP úloha – model geometrie.


• MKP úloha – model okrajových podmínek, konečnoprvková síť.


• MKP úloha (statická) – výpočet napětí a deformací, analýza výsledků.


• MKP úloha (lineární dynamická) – zahrnutí dynamických účinků.


• MKP úloha (multifyzikální) – zahrnutí teplotních dějů.


• Optimalizace geometrie součásti.

SHIGLEY, Joseph Edward, Charles R. MISCHKE, Richard G. (Richard Gordon) BUDYNAS, Martin HARTL a Miloš VLK. Konstruování strojních součástí. V Brně: VUTIUM, 2010, xxv, 1159 s. : il. ; 26 cm. ISBN 978-80-214-2629-0.

JANÍČEK, Přemysl, Emanuel ONDRÁČEK, Jan VRBKA a Jiří BURŠA. Mechanika těles: pružnost a pevnost I. Brno: CERM, 2004, 287 s. : obrázky (černobílé). ISBN 80-214-2592-X.

PAVELEK, Milan. Termomechanika. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2011, 192 s. : il. ; 30 cm + diagramy ([3] složené l.). ISBN 978-80-214-4300-6.

STOLARSKI, Tadeusz, Y NAKASONE a S YOSHIMOTO. Engineering Analysis with ANSYS Software. San Diego: Elsevier Science & Technology, 2018. ISBN 9780081021644. 

ÇENGEL, Yunus A a Michael A BOLES. Thermodynamics: an engineering approach. 8th ed. in SI units. New York: McGraw-Hill Education, 2015, xxvi, 954 s. : il. ISBN 978-981-4595-29-2. 

GERE, J. M. (James M.) a Barry J GOODNO. Mechanics of materials. 7th ed. Stamford: Cengage Learning, 2009, xviii, 1002 s. : il. ISBN 978-0-495-43807-6.

KRATOCHVÍL, Ctirad a Jaromír SLAVÍK. Mechanika těles: dynamika. Vyd. 4. V Akademickém nakl. CERM 2. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2007, 227 s. : il. ; 30 cm. ISBN 978-80-214-3446-2.