Detail předmětu

Simulace v konstrukčním inženýrství

FSI-ZSK Ak. rok: 2026/2027 Zimní semestr

Digitální inženýrství v oblasti návrhového procesu přináší nové možnosti díky rozvoji pokročilých metod pro modelování a simulace mechanických systémů ale také nové výzvy v požadavcích na uživatele moderních CAD/CAE a MBSE systémů.

V rámci předmětu studenti získají kompetence pro řešení základních lineárních strukturálních úloh jako je pevnostní a teplotní analýza součásti, modální analýza, základní CFD analýza (odpor proudící kapaliny) a tvarová optimalizace součásti. Je zdůrazněna rozdílnost  přístupů při analytickém a numerickém řešení, interpretace, verifikace a validace dosažených výsledků.

Předmět integruje poznatky z předcházejícího bakalářeského studia strojního inženýrství a vytváří předpoklady pro úspěšné zvládnutí jednodušších konstrukčních projektů a bakalářské práce.

Garant předmětu

doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav konstruování

Výsledky učení předmětu

Prerekvizity

Základní znalosti z oblasti mechaniky těles, případně tekutin, pružnosti a pevnosti, CAD modelování, konstruování a konstrukčních materiálů.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení zápočtu:
- aktivní účast na přednáškách (max. 10 bodů),
- vyřešení zadaných úloh a prezentace dosažených výsledků (max. 30 bodů),
- minimálně je nutné získat 20 bodů.
Podmínky získání zkoušky:
- praktická část: metodicky správné vyřešení zadané úlohy (max. 40 bodů),
- ústní zkouška (max. 20 bodů),
- celkem je možno získat až 100 bodů, výsledná klasifikace se určí podle stupnice ECTS.
Přednášky: účast je doporučená.
Cvičení: účast je povinná a kontrolovaná vyučujícím, povolují se max. dvě absence. V případě dlouhodobé nepřítomnosti je náhrada zameškané výuky v kompetenci garanta předmětu.

Jazyk výuky

čeština

Cíl

Absolventi získají základní kompetence v oblasti přípravy výpočtového modelu z CAD modelu, jeho správného použití a následného zhodnocení dosažených výsledků provedených simulací včetně verifikace nebo validace těchto výsledků, budou chápat význam modelování a simulací v digitálním inženýrství i v technické praxi.

Absolventi budou schopni provádět základní lineární strukturální analýzy zaměřené na vyhodnocení stavu napjatosti součástky a jednoduché sestavy, analyzovat jednoduché případy proudění tekutiny, základní analýzy šíření tepla v součásti nebo jednoduché sestavě. Dokáží vytvořit vhodný výpočtový model reálné navrhované součásti nebo jednoduché sestavy a implementovat do něj výstižné okrajové podmínky, posoudit trendy výsledků simulací u různých variant návrhu a kvalifikovaně rozhodnout o dalším postupu.

Absolventi získají dovednosti a základní návyky potřebné pro práci s moderním MKP systémem (ANSYS Discovery) ať už ve formě samostatného softwaru nebo integrovaného modulu v CAD systému.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Použití předmětu ve studijních plánech

Program B-KSI-P: Konstrukční inženýrství, bakalářský
obor ---: bez specializace, 4 kredity, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

16 hod., nepovinná

Osnova


  • Simulační metody v konstrukčním inženýrství – 2h
    digitální inženýrství, modely a simulace v mechanice, nástroje pro řešení úloh konstrukčního inženýrství v digitálním věku

  • Volba konstrukčního materiálu  – 2h

  • Lineární strukturální analýzy dílů a sestav – 3x2h
    Základní typy MKP úloh mechaniky v konstrukčním inženýrství (pevnost, teplo, vlastní frekvence a tvary, tvarová optimalizace dílů)

  • Koncepční návrh a jeho spolehlivost – 2h

  • Základní analýzy proudění tekutin (CFD) – 2h

  • Verifikace, validace a interpretace výsledků simulací 2h

Cvičení s počítačovou podporou

36 hod., povinná

Osnova


  • Numerické simulace v konstrukčním inženýrství – uživatelské prostředí systémů pro analýzu namáhání strojních součástí, práce s CAD modelem

  • Konstrukční materiály, materiálové vlastnosti pro numerické simulace, import materiálů a úpravy geometrie, tvorba sítě

  • Lineární strukturální analýzy – pevnostní úloha, okrajové podmínky, vyhodnocení napětí a deformací, součinitel bezpečnosti

  • Lineární strukturální analýzy – teplotní úloha, vedení a sdílení tepla, vyhodnocení teplotního pole a toku tepla

  • Lineární strukturální analýzy – modální analýza, vyhodnocení vlastních tvarů a frekvencí, odezva na náhodné buzení

  • Lineární strukturální analýzy – parametrizace, optimalizace sítě, spolehlivost, verifikace a validace výsledků

  • Základní analýzy proudění tekutin, průtok kapaliny uzavřeným profilem, součinitel odporu při obtékání tělesa tekutinou 

  • Komplexní analýza sestavy, šroubové spoje, přenos sil v soustavě

  • Základní multifyzikální analýzy, tepelně mechaniká úloha

  • Základní multifyzikální analýzy, přenos a sdílení tepla při proudění tekutin

  • Optimalizace tuhosti a hmotnosti geometrie, parametrické a topologické úpravy geometrie

  • Prezentace individuálních prací studentů