Detail předmětu

Počítačové metody mechaniky v dynamice

FSI-RPMAk. rok: 2018/2019

Předmět je zaměřen na kmitání mechanických soustav. Výuka je zaměřena na několik základních modelových oblastí lineární dynamiky jako je kmitání soustav s jedním stupněm volnosti, kmitání soustav s více stupni volnosti, kmitání kontinuí, metody redukce atd. Student seznámen s volným i vynuceným kmitáním pro všechny modelové úlohy. V rámci cvičení bude student seznámen s řešením problémů z uvedených problematik pomocí numerických metod.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Výsledky učení předmětu

Absolvent bude mít podrobné znalosti z kmitání lineárních soustav s jedním a více stupňů volnosti. Bude schopen řešit vlastní frekvence a odezvu těchto soustav na různé druhy budících sil a momentů. Bude schopen řešit úlohy technické praxe, které mohou být modelovány tímto způsobem. Absolvent bude seznámen s problematikou kmitání základních modelů kontinua. Bude schopen modelovat soustavy pomocí metody konečných prvků a pomocí multi-body systémů.

Prerekvizity

Student musí znát: lineární algebru, diferenciální a integrální počet jedné a více proměnných, základy programování a algoritmizace, matematický software (MATLAB), znalosti z předmětů statika, kinematika, pružnost a pevnost a dynamika.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Zkouška je rozdělena na dvě části a skládá se z testu a příkladu. Náplní první části je průřezový písemný test. Postup do druhé části zkoušky je podmíněn ziskem alespoň poloviny bodů. V případě nesplnění této podmínky je zkouška hodnocena známkou F. Náplní druhé části je písemné řešení typických úloh z profilujících oblastí předmětu. Konkrétní podobu zkoušky, typy, počet příkladů či otázek a podrobnosti hodnocení sdělí přednášející v průběhu semestru. Výsledné hodnocení je dáno součtem bodového zisku ze cvičení a u zkoušky. K úspěšnému zakončení předmětu je nutno získat alespoň 50 bodů.

Učební cíle

Cílem předmětu je osvojení znalosti z oboru lineárního kmitání mechanických soustav s jedním a více stupni volnosti, MBS a s kmitáním kontinua.

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

Účast na cvičeních je povinná a kontrolovaná vyučujícím. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu. Jednorázovou neúčast je možno nahradit vypracováním náhradních úloh dle pokynů vyučujícího. Konkrétní podobu stanovuje učitel vedoucí cvičení.

Základní literatura

William T. Thomson, Theory of Vibration With Applications 5th Edition (EN)
Slavík,J.,Stejskal,V.,Zeman,V.: Základy dynamiky strojů, ČVUT Praha, 2000.
Harris,C., Piersol, A., G.: Shock and Vibration Handbook, McGRAW-HILL New York, 2002.

Doporučená literatura

Meirovitch,L.: Elements of Vibration Analysis, 2002
Crede,Ch.,Harris,C.: Shock and Vibration Handbook, 2005

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2A-P magisterský navazující

    obor M-IMB , 1. ročník, zimní semestr, povinný
    obor M-MET , 1. ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D.
Ing. Lubomír Houfek, Ph.D.

Osnova

1) Úvod do počítačových metod v dynamice, modelování mechanických soustav
2) Simulační modelování v dynamice
3) Kmitání s jedním stupněm volnosti – buzení a tlumení
4) Kmitání s jedním stupněm volnosti – stavový model a přenosová funkce
5) Kmitání s jedním stupněm volnosti – metody řešení vlastních frekvencí a odezvy
6) Kmitání s více stupni volnosti
7) Kmitání s více stupni volnosti – metody řešení vlastních frekvencí a odezvy
8) Fyzikální modely s více stupni volnosti
9) Soustavy vázaných těles
10) Kmitání kontinuí – pruty a struny
11) Kmitání kontinuí – desky, membrány, skořepiny
12) Modely tlumení dynamických systémů
13) Metody řešení dynamiky kontinuí

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D.
Ing. Lubomír Houfek, Ph.D.
Ing. Filip Kšica, Ph.D.
Ing. Petr Lošák, Ph.D.
Ing. Pavel Švancara, Ph.D.

Osnova

1) Úvod do počítačových metod dynamiky v prostředí MATLAB
2) Úvod do počítačových metod dynamiky SIMULINK
3) Dynamické modely lineárního systému s jedním stupněm volnosti
4) Stanovení vlastní frekvence
5) Řešení odezvy, přímé řešení pohybové rovnice
6) Analýza dynamického systému v prostředí MATLAB
7) Multi-body systémy – SimMechanics
8) Multi-body systémy s jedním stupněm volnosti v prostředí ADAMS
9) Multi-body systémy s více stupni volnosti v prostředí ADAMS
10) Model struny a prutu
11) Model desky a membrány
12) Kmitání skořepiny
13) Kmitání MKP modelu tělesa