Metoda konečných prvků pro Biomechaniku (MKPB)


Přednášející: Ing. Zdeněk Horák, Ph.D., tel:+420 224 352 527, e-mail: Zdenek.Horak@fs.cvut.cz, místnost: 016b

Kód předmětu: 2112701

Způsob ukončení předmětu: klasifikovaný zápočet

Cíl výuky předmětu: Cílem výuky předmětu Metoda konečných prvků pro biomechaniku je během cvičení ukázat studentům použití výpočtového programu ABAQUS v praxi. Při výuce budou řešeny některé typické úlohy, které se běžně vyskytují v technické praxi a příklady zaměření na biomechanické aplikace. Hlavním cíle je praktické seznámení studentů s výpočtovým prostředím, metodikou modelování úloh, vyhodnocení a prezentace výsledků MKP analýz.

Stručná anotace předmětu: Na cvičení se posluchači prakticky seznámí s výpočtovým prostředím programu ABAQUS. V rámci výuky budou řešeny jednoduché typické úlohy z technické praxe a biomechaniky pomocí metody konečných prvků (MKP). Každá hodina bude věnována praktickému seznámení s možnostmi řešení jednotlivých výpočtových úloh zaměřených na analýzu napětí 2D a 3D těles, volba optimálního typu elementů, možnosti modelování materiálů (elastické, hyperelastické, anizotropní, kompozity,..), statické modelování lineární/nelineární, kontaktní úlohy, volba a možnosti zavedení okrajových podmínek, ztráta stability, teplotní úlohy, dynamické děje. Posluchač samostatně provede analýzu jednoduchých úloh podle návodů uvedených na webových stránkách.

Podmínky udělení zápočtu: Klasifikovaný zápočet je udělen na základě odevzdání referátu s výsledky a vyhodnocením samostatně provedené výpočtové analýzy jednoduchého příkladu dle zadání.

Přehled cvičení:

Cvičení Téma cvičení
Cvičení 1 Seznámením s výpočtovým prostředím programu ABAQUS, struktura programu, práce s manuálem, "filozofie modelování", struktura tvorby modelu
Cvičení 2 Řešení statické úlohy, porovnání 3D objemové, 2D rovinné a 1D úlohy (Vetknutý nosník)
Cvičení 3 Statické zatížení potrubí, skořepinové elementy, elasto-plastický mat. model, coupling (Potrubí)
Cvičení 4 Modelování kompozitních materiálů, orientace materiálů (Kompozitová deska s otvorem)
Cvičení 5 Rotačně symetrická úloha, definice a způsob zadávání různých materiálocých modelů, zpracování výsledků, post processing, export obrázků, tvorba grafů (Model kloubní chrupavky)
Cvičení 6 Modelování sestav více dílů, definice kontaktní vzby, volba okrajových podmínek, roviny symetrie(Hlavice náhrady kyčelního kloubu)
Cvičení 7 Modelování sestav více dílů, definice TIE kontaktu, detailnější seznámení s možnostmí definice kontaktu, elato-plastický materiálový mlodel (Zatížení čepu)
Cvičení 8 Modelování aplikace teplotního pole na oční rohovku, použití cyklické symetrie a použití Keyword Editoru.
Cvičení 9 Ztráta stability tenké planžety při vzpěru (buckling), zjištění vlastních tvarů, použití vazby Coupling Shell to Solid a použití Keyword Editoru.
Literatura:
  1. Kanócz A., Španiel M: Metoda konečných prvků v mechanice poddajných těles, Skripta, ČVUT
  2. Valenta, F. at al.: Pružnost a pevnost III. ČVUT v Praze, 2002
  3. Bathe, K.J., Wilson, E.L.: Numerical methods in finite element analysis. Prentice--Hall, Inc., 1976
Užitečné odkazy:
Poděkování: