Modelování konstrukcí metodou konečných prvků


Přednášející:

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

Kód předmětu:

2116032

Způsob ukončení předmětu:

zápočet

Cíl výuky předmětu:

Cílem výuky předmětu Modelování konstrukcí metodou konečných prvků 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, ale i příklady zaměřené na biomechanické aplikace. Hlavním cílem 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:

Zápočet je udělen na základě docházky a aktivní práce při cvičeních


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, elasto-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:

Kanócz A., Španiel M: Metoda konečných prvků v mechanice poddajných těles, Skripta, ČVUT
Valenta, F. at al.: Pružnost a pevnost III. ČVUT v Praze, 2002
Bathe, K.J., Wilson, E.L.: Numerical methods in finite element analysis. Prentice--Hall, Inc., 1976

Užitečné odkazy:

Software ABAQUS ke stažení - zde
Domovské stránky ABAQUSu - zde

Poděkování:

S přípravou některých praktických výukových příkladů a korekcí jejich zadání mi nemalou mírou pomáhali Ing. Tomáš Bouda a Ing. Pavel Růžička, Ph.D., za což jim chci tímto způsobem poděkovat. Revizi příkladů a technickou úpravu webových stránek provedli Ing. Jana Hornová, Bc. Lucie Křížová a Ing. Elder Michael Andrango Castro, za což bych jim chtěl tímto způsobem poděkovat.