Metoda konečných prvků a výpočetní systém ANSYS (FSI-0KP)

Akademický rok 1999/2000
Garant: doc. Ing. Jaromír Heger, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem kursu je seznámit studenty se základními principy metody konečných
prvků a s její pratickou aplikací při modelování různých problémů
mechaniky kontinua. Výuka je konkrétně zaměřena na použití programového
systému ANSYS, který je rozšířen na vysokých školách, vědeckých ústavech
a v průmyslových podnicích u nás i v zahraničí.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti si osvojí základní pojmy z oboru metody konečných prvků. Naučí
se požívat ji k řešení problémů mechaniky kontinua na složitých dvou i
trojrozměrných oblastech jako nadstavbu k dosud poznaným řešením
analytickým. Použitelnost získaných znalostí je ve všech oborech
mechaniky kontinua pevné i fluidní fáze pro všechny konstrukční i
technologické směry inženýrského studia.
Prerekvizity:
 
Obsah předmětu (anotace):
Korektní problémy mechaniky kontinua. Alternativní způsoby řešení
diferenciálních rovnic. Variační metody - Ritzova metoda, metoda
konečných prvků. Historie metody konečných prvků. Algoritmus metody,
numerická realizace okrajových podmínek. Algoritmy řešení systémů
rovnic konečných prvků. Klasický variační přístup. Aproximační funkce
na přímkovém a trojúhelníkovém prvku. Alternativní způsoby nalezení
variačních principů. Metoda vážených reziduí (Weighted Residual Method).
Konečné prvky a interpolační funkce. Programový systém ANSYS a jeho
možnosti. Ukázky praktických aplikací. Organizace programu, databáze,
pracovní soubory. Preprocessing - solid modeling, direct meshing.
Aplikace okrajových podmínek a vlastní řešení. Postprocessing.
Top-Down modeling, Bottom-Up modeling. Souřadnicové systémy. Pracovní
roviny. Selekce entit. Booleovské operace. Komponenty, sestavy. APDL.
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Požadavky pro zápočet:
- aktivní účast ve cvičeních
- samostatné zvládnutí řešených úloh
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  14 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení na počítači  14 × 1 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Mechanika kontinua, korektní problémy mechaniky kontinua.
2. Alternativní způsoby řešení parciálních diferenciálních rovnic.
3. Variační metody - Ritzova metoda, metoda konečných prvků.
4. Aproximační funkce na přímkovém a trojúhelníkovém prvku.
5. Programový systém ANSYS a jeho vlastnosti. Řešení technických úloh.
6. Organizace programu. Databáze. Pracovní soubory programu ANSYS.
7. Grafické menu. Interaktivní a dávkový způsob práce. Preprocessing.
8. Solid Modeling (Top-Down, Bottom-Up, diskretizace). Direct Meshing.
9. Aplikace okrajových podmínek a vlastní řešení problémů.
10. Postprocessing - vyhodnocování výsledků řešení.
11. Souřadnicové systémy, pracovní roviny.
12. Selekce geometrických entit, Booleovské operace.
13. Komponenty, sestavy. Grafické výstupy z ANSYSu. Program DISPLAY.
14. Násobné zátěžné kroky. ANSYS Parametric Design Language (APDL).
    Cvičení na počítači V průběhu semestru budou řešeny 3 praktické příklady:
2 z oblasti pružnosti a pevnosti,
1 z oblasti vedení tepla (prostup tepla okenní stěnou).
Studenti se naučí ovládat ANSYS tak, aby grafických výstupů mohli
používat jako součástí ročníkových projektů či diplomových prací.
Literatura - základní:
1. Zienkiewicz, O. C. and Taylor, R. L., Finite Element Method, Vol. 1,2, Pergamon, 2000
2. Huebner, K. H. et al.: The Finite Element Method for Engineers, J.Wiley, 4th ed., 2001
3. Hinton, E. - Owen, D. R. J.: Finite Element Programming, Pineridge press, 1977
Literatura - doporučená:
1. ANSYS User's Manuals: Analysis Guides
2. ANSYS User's Manuals: Commands Manual
3. ANSYS User's Manuals: Elements Manual
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Strojírenská technologie -- zá 0 Zájmový kurs 1 3 L
M2301-5 prezenční studium Stroje a zařízení pro strojírenskou výrobu -- zá 0 Zájmový kurs 1 3 L
M2301-5 prezenční studium Matematické inženýrství -- zá 0 Zájmový kurs 1 3 L
M2301-5 prezenční studium Fyzikální inženýrství -- zá 0 Zájmový kurs 1 3 L