Detail předmětu

Simulace v automobilovém průmyslu

FSI-QPAAk. rok: 2020/2021

Předmět Simulace v automobilovém průmyslu má seznámit studenty s nejdůležitějšími soudobými výpočtovými modely aplikovanými při vývoji moderních pohonných jednotek a motorových vozidel. Důraz je kladen na matematické a fyzikální základy výpočtových modelů a programových prostředků, jakož i verifikaci výsledků výpočtového modelování adekvátními experimentálními metodami. Aplikace metody konečných prvků, typy úloh v automobilní technice. Dynamické systémy s více stupni volnosti, modální analýza. Výpočet vynuceného kmitání systémů s více stupni volnosti. Experimentální modální analýza a analýza tvaru pohybu. Dynamika torzních systémů, vlastní frekvence, vynucené kmitání. Torzní systémy s převody, pružné spojky v torzních systémech. Torzní kmitání klikových hřídelů, energetické výpočtové metody. Ladění dynamických systémů, aplikace dynamických tlumičů. Pružné ukládání strojů, střed pružnosti, hlavní osy pružnosti. Základy dynamiky kontinua, podélné kmitání tyčí, vlnová rovnice. Ohybové kmitání nosníků, krouživé kmitání hřídele. Kmitání membrán a desek. Akustické úlohy.

Výsledky učení předmětu

Předmět Simulace v automobilovém průmyslu umožňuje studentům získat znalosti o soudobých výpočtových modelech, aplikovaných v konstrukci pohonných jednotek a vozidel, dynamické a pevnostní analýze mechanických struktur a při řešení úloh z oblasti vedení tepla a akustiky.

Prerekvizity

Maticový počet. Diferenciální a integrální počet. Diferenciální rovnice obyčejné a parciální. Technická mechanika, kinematika, dynamika, pružnost a pevnost. Fourierova analýza a Fourierova transformace. Základy metody konečných prvků.

Doporučená nebo povinná literatura

GEBHARDT, Christof. Praxisbuch FEM mit ANSYS Workbench: Einführung in die lineare und nichtlineare Mechanik. 3., aktualisierte Auflage. München: Carl Hanser Verlag, 2018. ISBN 978--3-446-45001-1. (DE)
CHEN, Xiaolin a Yijun LIU. Finite element modeling and simulation with ANSYS workbench. Second edition. Boca Raton: Taylor & Francis, 2018. ISBN • isbn:9781138486294. (EN)
Internal combustion engine handbook: basics, components, systems, and perspectives, second edition. Warrendale, PA: SAE International, 2016. ISBN 9780768080247. (EN)
TIWARI, Rajiv. Rotor systems: analysis and identification. Boca Raton: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2018. ISBN 9781138036284. (EN)
TU, Jiyuan, Guan Heng YEOH a Chaoqun LIU. Computational fluid dynamics: a practical approach. Third edition. Cambridge, MA: Butterworth-Heinemann, 2018. ISBN 9780081011270. (EN)
FUCHS, Anton: Automotive NVH technology. New York, NY: Springer Berlin Heidelberg, 2015. ISBN 978-3-319-24053-4. (EN)

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

Podmínky udělení zápočtu:
Znalost fyzikální a matematické podstaty probíraných problémů a praktické realizace úloh s využitím výpočetní techniky a potřebného softwarového vybavení. Aplikace znalostí je prověřována na zadaných příkladech. Podmínkou udělení zápočtu je samostatné vypracování zadaných úloh bez závažných nedostatků. Průběžná kontrola studia je prováděna na příkladech.
Zkouška:
Při zkoušce jsou prověřovány a hodnoceny znalosti fyzikální podstaty probíraných problémů, způsobů řešení a jejich aplikace na řešených úlohách. Zkouška se skládá z písemné části (kontrolního testu), případně i části ústní. Do klasifikačního hodnocení se zahrnují:
1. Hodnocení práce ve cvičeních (hodnocení vypracovaných úloh).
2. Výsledek písemné části zkoušky (kontrolního testu), popř. části ústní.

Jazyk výuky

čeština

Cíl

Cílem předmětu Simulace v automobilovém průmyslu je seznámit studenty se soudobými výpočtovými modely, které jsou pro řešení různých typů úloh aplikovány při vývoji pohonných ústrojí a motorových vozidel. Úkolem předmětu je vyložit matematickou a fyzikální podstatu výpočtových modelů, které jsou pro jednotlivé problémy v současnosti zpracovány až do úrovně programových prostředků.

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

Výuka ve cvičení je povinná, kontrolu účasti provádí vyučující. Forma nahrazení výuky zameškané z vážných důvodů se řeší individuálně s garantem předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-ADI-P magisterský navazující, 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Výpočtové modelování v automobilovém průmyslu.
2. Metoda konečných prvků v lineární mechanice kontinua.
3. Aplikace metody konečných prvků na řešení strukturálních a teplotních úloh.
4. Dynamické modely pístových strojů, vlastní frekvence a tvary kmitání.
5. Vynucené kmitání pístových strojů, energetické metody výpočtu.
6. Dynamika automobilních systémů s převody.
7. Diskrétní dynamické systémy s více stupni volnosti, modální analýza.
Modální transformace, hlavní souřadnice. Základy experimentální modální analýzy.
8. Vynucené kmitání, řešení v časové a frekvenční doméně. Výpočet v reálné a komplexní proměnné, metoda komplexních amplitud.
9. Ladění dynamických systémů, dynamické tlumiče kmitání v automobilní technice.
10. Kyvadlové eliminátory torzních kmitů v automobilní technice.
11. Pružné ukládání strojů, střed pružnosti, hlavní osy pružnosti.
12. Základy dynamiky kontinua, podélné kmitání tyčí, vlnová rovnice.
13. Ohybové kmitání nosníků, krouživé kmity hřídele, kmitání membrán a desek. Akustické úlohy.

Cvičení s počítačovou podporou

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1) Představení software využívajícího Metodu konečných prvků (MKP).
2) Postup řešení úlohy pomocí MKP. Příprava modelu, řešení a vyhodnocení výsledků.
3) Vytváření, importování a úprava geometrických modelů. Vytvoření geometrického modelu části skříně turbodmychadla.
4) Diskretizace plošných geometrických modelů. Vytvoření povrchového MKP modelu části karoserie automobilu.
5) Okrajové podmínky a zatížení. Výpočet napjatosti oběžného kola turbodmychadla v důsledku rotace.
6) Diskretizace objemových geometrických modelů. Vytvoření MKP modelu klikové hřídele.
7) Výpočet torzní tuhosti klikové hřídele. Vyhodnocení napjatosti. Porovnání výsledků s analytickým výpočtem.
8) Vytvoření výpočtového modelu pístu. Výpočet rozložení teploty v pístu.
9) Výpočet napjatosti a deformací pístu v důsledku tepelného zatížení.
10-12) Samostatná práce na pevnostní analýze komponent vozidel.
13) Vyhodnocení semestrální práce.

eLearning