Tenkostěnné konstrukce (FSI-RTK)

Akademický rok 2017/2018
Garant: prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je získání ucelené představy o možnostech výpočtového a experimentálního řešení jednotlivých tříd tenkostěnných problémů.
Výstupy studia a kompetence:
Absolvent kursu je schopen správně zařadit jednotlivé praktické úlohy do celkového kontextu problematiky tenkostěnných těles. Rozliší podstatné a nepodstatné vstupní parametry z hlediska charakteru odezvy konstrukce a možných mezních stavů jako jsou velké deformace, ztráta stability nebo únosnosti konstrukce. Vybere efektivní postup řešení dané úlohy.
Prerekvizity:
Matematika: lineární algebra, maticový počet, funkce jedné a více proměnných, diferenciální a integrální počet, diferenciální rovnice obyčejné i parciální. Ostatní: základy teorie pružnosti, dynamiky, teorie a praktická znalost MKP včetně řešení nelinearit.
Obsah předmětu (anotace):
Problematika výpočtů tenkostěnných konstrukcí má svoje specifika, která nelze z časových důvodů v plné šíři postihnout v základním kurzu předmětu Pružnost a pevnost II. Předmět Tenkostěnné konstrukce tato specifika podrobněji rozvádí pro jednotlivé typy konstrukcí - stěny, desky, membránové i momentové skořepiny, tenkostěnné profily. Formulují se základní rovnice pružnosti pro jednotlivé třídy problémů, diskutují se možnosti jejich analytického řešení a v rámci cvičení se provádí numerické řešení pomocí MKP. Pozornost je věnována i stabilitě a kmitání tenkostěnných konstrukcí. V této oblasti se posluchači seznámí kromě numerického přístupu k řešení úlohy vlastního kmitání desek a skořepin i s experimentální modální analýzou, která je součástí praktického cvičení v rámci předmětu.
Metody vyučování:
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:
Požadavky pro zápočet: - aktivní účast ve cvičeních - samostatné zpracování a prezentace semestrálního projektu Klasifikace předmětu je dána výsledkem zkoušky, která má podobu písemného testu.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičení je povinná. Jednorázovou neúčast je možno nahradit zadáním náhradních úloh, delší neúčast se nahrazuje vypracováním náhradních úloh podle pokynů cvičícího.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení s poč. podporou  13 × 1 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1.Úvod, rozdělení tenkostěnných konstrukcí, vnitřní síly, vliv smyku
2.Stěny - základní rovnice, Airyho funkce napětí, numerické řešení
3.Desky v pravoúhlých souřadnicích, možnosti analytického řešení
4.Desky v polárních souřadnicích
5.Kmitání desek
6.Rotačně symetrické membránové skořepiny
7.Rotačně symetrické skořepiny, ohybová teorie, lokální
efekty v přechodu dna a stěny válcové nádoby
8.Základní principy normativního posuzování kotlů, tlakových nádob a potrubí
9.Kmitání rotačně symetrických skořepin
10.Tenkostěnné nosníky - vázaný ohyb a krut, střed smyku, deplanace
11.Stabilita a únosnost - úvod, stabilita prutů a prutových soustav
12.Stabilita stěn, desek a válcových skořepin
13.Numerické řešení stabilitních problémů - lineární a nelin. stabilita
    Cvičení s poč. podporou 1.Přehled tenkostěnných konečných prvků, možnosti, omezení
2.Ukázka analytického řešení stěny a srovnání s MKP
3.Řešení pravoúhlé desky nekonečnými řadami
4.Numerické řešení desek pomocí MKP
5.Konzultace k řešení semestrálního projektu
6.Modální analýza obdélníkové desky pomocí MKP
7.Experimentální modální analýza obdél. desky, vliv vazeb na vl.frekvence, srovnání s MKP
8.Modální analýza rot. symetrické skořepiny pomocí MKP
9.Experimentální modální analýza rot. symetrické skořepiny, srovnání s MKP
10.Konzultace k řešení semestrálního projektu
11.Vliv smykových napětí na deformaci a napjatost tenkostěnného nosníku
12.Numerické řešení stability válcové skořepiny
13.Prezentace semestrálních projektů
Literatura - základní:
1. J.F.Doyle: Nonlinear Analysis of Thin-Walled Structures, Springer, 2001
2. S.Timoshenko, J.M.Gere: Theory of Elastic Stability, McGraw-Hill, 1963
3. Z.Waszczyszyn et al.: Stability of Structures by Finite Element Method, Elsevier, 1994
4. I.E.Mileikovskij, S.I.Trushin: Analysis of Thin-Walled Structures, A.A.Balkema, 1993
5. Š.Markuš: Mechanika kmitania valcových škrupín, Veda, vyd.SAV, Bratislava, 1982
Literatura - doporučená:
1. Hodnocení pevnosti zařízení a potrubí jaderných elektráren typu VVER, Normativně technická dokumentace A.S.I., Praha-Brno, 2001
2. V.Křupka, P.Schneider: Skořepiny tlakových nádob a nádrží, VUT v Brně, 1986 (skriptum)
3. P.Puchmajer: Stabilita pružných soustav, ČVUT Praha, 1989 (skriptum)
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2A-P prezenční studium M-IMB Inženýrská mechanika a biomechanika -- zá,zk 5 Povinný 2 2 Z