Mechanika s Inventorem

___________________________________

Mechanika s Inventorem 1. Úvodní pojednání

FEM

CAD

Petr SCHILLING,

výpočty

data

autor přednášky

Ing. Kateřina VLČKOVÁ, obsahová korekce

Tomáš MATOVIČ, Optimalizace

publikace

1

___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________

___________________________________

Obsah přednášky: Cíl projektu

3

Význam mechanických analýz

4

Úskalí mechanických analýz

8

Využití MKP v technické praxi

9

Výstupy a závěrečná diskuse

16

___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ 2

___________________________________

___________________________________

Cíl projektu:

___________________________________

ƒ zvýšení atraktivity předmětu Mechanika (MEC) ƒ zvyšování dovedností studentů v uplatňování ICT prostředků v rámci technických aplikací ƒ analytické řešení středoškolských úloh mechaniky názorně a vhodně doplněné ICT metodami řešení ƒ vedení ke správné definici technických problémů – mechanických modelů, bez změny jejich povahy

___________________________________ ___________________________________ ___________________________________

ƒ správná interpretace výsledků řešení ƒ výstup: moderní a poutavá výuka a publikovaný výukový výstup

___________________________________ 3

Autodesk Academia GRANT 2007 Mechanika s Autodesk Inventorem

___________________________________

přednáška 01: Úvodní pojednání

___________________________________

Význam mechanických analýz

FEM

CAD

výpočty

data

CAD data

___________________________________

ƒ zpravidla 3D model skutečné geometrie či připravovaného výrobku – pro potřebu analýz

___________________________________

ƒ vznikají na základě myšlenek konstruktéra či zadáním designéra ƒ výstupem práce konstruktéra, ale datovým vstupem v předvýrobních etapách ƒ důležitým parametrem kvalita CAD dat

Optimalizace

ƒ virtuální svět – idealizace

4

___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________

___________________________________

Význam mechanických analýz

___________________________________

FEM výpočty – MKP ƒ 3D CAD geometrie - vstupem

FEM

CAD

výpočty

data

Optimalizace

ƒ ověření návrhu před výrobou samotného prototypu

___________________________________

ƒ výstupem práce konstruktéra (díly) a výpočtáře (sestavy a konstrukční celky)

___________________________________

ƒ simulace multifyzikálních procesů v konstrukčních celcích

___________________________________

ƒ důležitým parametrem míra idealizace výpočtové studie

___________________________________

ƒ virtuální svět – idealizace 5

___________________________________

Význam mechanických analýz

___________________________________

Optimalizace ƒ zpětný proces v průběhu předvýrobní etapy

FEM

CAD

výpočty

data

ƒ modifikace datového vstupu - 3D CAD geometrie za účelem optimalizace výstupů FEM analýz ƒ projevem optimalizovaný tvar dílu či konstrukčního celku s ohledem na vhodnější využití vlastností materiálu ƒ lze provádět i opakovaně

Optimalizace

___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________

ƒ virtuální svět – idealizace

6

Autodesk Academia GRANT 2007 Mechanika s Autodesk Inventorem

___________________________________

___________________________________

přednáška 01: Úvodní pojednání

___________________________________

Význam mechanických analýz

___________________________________

Spočívá: ƒ v simulování fyzikálních a multifyzikálních procesů na virtuálních součástech, jejich sestavách a konstrukčních celcích

___________________________________

ƒ v testování virtuálních prototypů (3D CAD geometrie) ƒ ve značném snížení nutnosti výroby velkého množství fyzických prototypů

___________________________________

ƒ ve snížení finančních nákladů na výrobu prototypů ƒ ve snížení finančních nákladů vhodnějším využitím vlastností materiálů

___________________________________ ___________________________________

7

___________________________________

___________________________________

Úskalí mechanických analýz

___________________________________

Spočívá: ƒ v míře idealizace výpočtové studie – výpočtový model

___________________________________

ƒ v nutnosti správné definice parametrů výpočtové studie – možnost naprostého znehodnocení získaných výsledků ƒ v obtížnosti při odhalování chyb

___________________________________

ƒ ve znalostech a zkušenostech výpočtáře ƒ v nutnosti použití příslušného aplikačního software či modulu

___________________________________

ƒ ve správné interpretaci získaných výstupů

___________________________________ 8

___________________________________

___________________________________

Využití MPK v technické praxi

___________________________________

ƒ 40ti letá historie ƒ růst spojen s rozšiřováním možností metody

___________________________________

ƒ roste s růstem výpočetního výkonu počítačů

___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ 9

Autodesk Academia GRANT 2007 Mechanika s Autodesk Inventorem

___________________________________

přednáška 01: Úvodní pojednání

___________________________________

Využití MPK v technické praxi

___________________________________

Dopravní technika ƒ nejširší uplatnění automobilový průmysl: karoserie, motor, převodovka, elektrické vybavení atd. ƒ kontrolní a optimalizační výpočty ƒ cílem: zkrácení času na vývoj, snížení nákladů, zvýšení bezpečnosti atd. ƒ široké uplatnění při stavbě lodí

___________________________________ ___________________________________

Letectví a kosmický výzkum

___________________________________

ƒ historicky první oblast nasazení – respektive MKP vyvinuta pro tuto oblast

___________________________________

ƒ simulace prostředí a stavů působících v průběhu funkce na letecké a kosmické systémy 10

___________________________________

___________________________________

Využití MPK v technické praxi

___________________________________

Energetika ƒ zvláštní bezpečnostní předpisy

___________________________________

ƒ statické, dynamické a teplotní výpočty ƒ vývoj: čerpadel, potrubních rozvodů, kotlů, výměníků, turbín, budov a jejich technického vybavení ƒ vyhodnocení únavy a životnosti, kontrola seizmických stavů a simulace havarijních stavů ƒ jaderná energetika: bezpečnostní výpočty – simulace havarijních stavů: teroristické útoky, chyba obsluhy či přírodní katastrofy

___________________________________ ___________________________________ ___________________________________

11

___________________________________

___________________________________

Využití MPK v technické praxi

___________________________________

Strojírenství ƒ statické, dynamické a teplotní výpočty strojů a zařízení

___________________________________

ƒ vyhodnocování: deformací a napjatosti, tuhosti, stability ƒ určování životnosti ƒ optimalizace tvaru, materiálu a technologie

___________________________________

Chemický průmysl

___________________________________

ƒ výroba plastů ƒ speciální materiálové modely, typy elementů či zatížení (radiace, UV záření, atd.) ƒ simulace pádů či nárazů 12

Autodesk Academia GRANT 2007 Mechanika s Autodesk Inventorem

___________________________________ ___________________________________

přednáška 01: Úvodní pojednání

___________________________________

Využití MPK v technické praxi Elektrotechnika

___________________________________

ƒ výpočty a simulace nízkofrekvenčních a vysokofrekvenčních elektromagnetických polí pro: generátory, transformátory, cívky, indikční pece, elektromotory, magnetické zobrazovací jednotky, cyklotrony, senzory atd.

___________________________________ ___________________________________

Mikroelektronika a elektronika

___________________________________

ƒ nejmladší oblast nasazení MKP ƒ výpočty elektronických systémů ƒ simulace elektrostatických, elektromagnetických a teplotních polí ƒ speciální modely pro komponenty: semikonduktory, snímače a senzory

13

___________________________________ ___________________________________

___________________________________

Využití MPK v technické praxi

___________________________________

Procesní inženýrství ƒ simulace: proudění, proudění s teplem u kapalin a plynů, únos pevných částic, mísení jednotlivých složek a chemických reakcí, hoření atd.

Stavebnictví

___________________________________ ___________________________________

ƒ nejstarší oblast nasazení MKP ƒ statické a dynamické výpočty staveb

___________________________________

ƒ výpočty v současnosti rozšířeny o problematiku: proudění, šíření znečištění, akustiku, explozní zatížení atd.

___________________________________

ƒ nelineární a speciální materiálové modely: beton, kovy, dřevo, kompozitní materiály, plasty, keramiky a skla

14

___________________________________

___________________________________

Využití MPK v technické praxi

___________________________________

Speciální a vojenská technika ƒ první MKP program vytvořen v USA pro vojenský projekt

___________________________________

ƒ hlavní oblast použití FEM analýz ƒ simulace a výpočty odolnosti i účinků zbraní ƒ simulace penetrací, explozí a destrukcí

___________________________________

Biomechanika

___________________________________

ƒ medicínské a lékařské účely ƒ simulace zubních implantátů, vývoj kardiostimulátorů, kloubních náhrad ƒ nejnověji: modelování odezev na chirurgické zákroky, tepelné šoky v rámci onkologické léčby 15

Autodesk Academia GRANT 2007 Mechanika s Autodesk Inventorem

___________________________________ ___________________________________

přednáška 01: Úvodní pojednání

___________________________________

Výstupy přednášky a závěrečná diskuse

___________________________________

ƒ seznámení s cíly projektu Mechanika s Inventorem ƒ vysvětlení významu a úskalí metody MKP výpočtů (FEM analýz)

___________________________________

ƒ seznámení s aplikacemi metody MKP v technické praxi

___________________________________

Závěrečná diskuse, dotazy

___________________________________ ___________________________________ 16

Autodesk Academia GRANT 2007 Mechanika s Autodesk Inventorem

___________________________________

přednáška 01: Úvodní pojednání