Detail předmětu

Třírozměrné modelování a simulace

FEKT-MTMSAk. rok: 2019/2020

Předmět se zabývá současnými počítačovými prostředky CAE (Computer Aided Engineering) pomocí SolidWorks Flow Simulation.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Maxa, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav elektrotechnologie (UETE)

Výsledky učení předmětu

- Student bude seznámen s principem CAE - Computer Aided Engineering – Počítačová podpora inženýrských prací.
- Student získá základní přehled o možnostech systému FlowSimulation.
- Student bude schopen provést zasíťování 3D v systému FlowSimulation.
- Student bude zvládat provádět matematicko fyzikální analýzy inženýrských problémů ve vybraných oblastech pomocí FlowSimulation.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Přednášky jsou vedeny s použitím PowerPointové prezentace, krátkých videoklipů a filmů a diskuzí se studenty. Cvičení jsou rozdělena na počítačová a výpočtová cvičení. Student odevzdává jeden závěrečný samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

30 bodů za práci v semestru, 70 bodů za záverečný test.

Osnovy výuky

Osnova přednášek
1) Obecný úvod do CFD simulací a simulací obecně
2) Úvod do FlowSimulation, možnosti programu
3) Metoda konečných objemů
4) Proudění tekutin
5) Modelování turbulentního proudění
6) Teplotní pole, modely přestupu tepla
Osnova cvičení
1) Kármanova vírová stezka – 2D tranzientní úloha a animace
2) Teplotní analýza tranzistoru a definice nového materiálu a parametrická studie
3) Oteplení žehličky, elektrické a teplotní pole – sdružená úloha
4) Hybridní integrovaný obvod – teplotní analýza
5) Chlazení počítačových komponent – využití ventilátoru
6) HVAC modul v praxi 1 - Ventilace v nemocničním pokoji
7) Chlazení čipů pomocí aktivních prvků
8) HVAC modul v praxi 2 - Analýza halogenové zářivky
9) Časová analýza chladnutí podlahového topení
10) Propojení SolidWorks geometrie a prostředí ANSYS Workbench k analýze elektromagnetického pole cívky s jádrem
11) Práce na samostatných projektech
12) Práce na samostatných projektech
13) Konzultace a prezentace projektů

Učební cíle

Dosavadním problémem při zavádění CAD/CAM/CAE bylo, že se zaměřoval obvykle pouze na vyřešení jednoho konkrétního problému a zákazník, který potřeboval urychlit TPV si na základě toho vybíral CAD systém, který toto umožňoval. Dílčí úkoly systém musí umět podporovat, ale skutečný přínos (i finanční) je možný jen při nasazení komplexního řešení, které spojuje jednotlivé ostrůvky v jeden logický celek. U nové metody jde o zavedení elektronické definici výrobku (EPD). Klasický CAD systém se zde stává podmnožinou EPD. Systém EPD umožňuje logické propojení jednotlivých dílčích aplikací. O EPD projevuje stále více firem zvýšený zájem. Student bude seznámen se systémem SolidWorks Flow Simulation pro inženýrské analýzy CAE (Computed Aided Engineering).

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-EVM , 1. ročník, zimní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, zimní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Maxa, Ph.D.
doc. Ing. Petr Vyroubal, Ph.D.

Osnova

Struktura systému, možnosti, zásady parametrického konstruování.
Parametry, proměnné, rovnice, solver popis, význam.
Základní pojmy v simulačním procesu.
Sketcher.
Assembly
Explicitní modelář ve vztahu k detailingu.
Opakování základních pojmů a funkcí parametrického a explicitního modeláře. Seznámení s metodikou práce při tvorbě NC kódu. Převádění parametrického modelu do explicitního. Základní pojmy (JCF, CVNC, simulátor, CL data), nastavení prostředí, JCF managment.
Řešení příkladu pomocí metody konečných prvků.
Řešení příkladu pomocí metody Elektronické definice výrobku (MKP, kinematika, NC-kód)
Další moduly CADDS5 stručné představení.
Závěrečný test.

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Maxa, Ph.D.
doc. Ing. Petr Vyroubal, Ph.D.

Osnova

Prostředí CADDS5. Modul LDM. Základní pojmy.
Geometrické primitivy a booleovské operace s 3D objekty.
Pokročilé editační nástroje pro 3D, souvislosti s parametrizací.
Profily, aplikace sketcheru. Vytváření 3D těles z 2D profilů.
Assembly v režimu CAMU společná práce studentů na 1 sestavě.
Explicitní modelář ve vztahu k detailingu.
Řezy a průřezy, vytváření, editace.
Features a jejich využití.
NURBS a jejich využití.
Tvorba NC-kódu.
Příprava modelu pro simulaci v oblasti kinematiky.
Řešení jednoduchého příkladu v oblasti kinematiky, kontrola kolizí.
Závěrečná bodovaná práce.