Modelling of Structures under Fire and Explosions.

Course guarantor:

Jaroslav Kruis

Lecturer:

Jaroslav Kruis, Zdeněk Sokol

Tutor:

Jaroslav Kruis, Zdeněk Sokol

Supervisor:

Department of Mechanics

Synopsis:

V předmětu se studuje vedení tepla a rozložení teploty po konstrukci. Zdrojem tepla je požár. Změny teploty se projeví v mechanické odezvě konstrukce. V předmětu jsou podrobně studovány deformace a vnitřní síly způsobené změnami teploty. Na závěr je věnována pozornost výbuchům. Jejich účinky jsou aplikovány na soustavy s jedním stupněm volnosti.

Requirements:

Předpokládá se absolvování základních kurzů matematiky a mechaniky.

Syllabus of lectures:

1. Deformace od teploty, zobecněný Hookeův zákon, vnitřní síly a momenty s vlivem teploty.

2. Řešení ohybové čáry s vlivem teploty.

3. Deformační metoda na prutových konstrukcích s vlivem teploty.

4. Úvod do vedeni tepla, Fourierův zákon, rovnice vedení tepla.

5. Stacionární jednorozměrné vedení tepla, různé okrajové podmínky.

6. Stacionární jednorozměrné vedení tepla, zdroj tepla.

7. Úvod do metody konečných prvků, bázové funkce, numerická integrace.

8. Matice vodivosti pro jednorozměrný prvek.

9. Matice kapacity, časová integrace zobecněným lichoběžníkovým pravidlem.

10. Zavedení okrajových podmínek do výpočtu.

11. Úvod do dynamiky, soustavy s jedním stupněm volnosti, volné kmitání.

12. Vynucené kmitání soustav s jedním stupněm volnosti s ohledem na zatížení výbuchem.

13. Zatížení výbuchem, časově závislá síla reprezentující výbuch.

Syllabus of tutorials:

1. Seznámení se softwarem Ansys, možnosti, prostředí programu, ukázka výpočtu a výstupů, zadání (vedení tepla).

2. Solid model, zadávání bodů, čar, ploch, dělení na prvky, ukázka různého způsobu dělení, vliv na přesnost výsledků.

3. Materiálové vlastnosti, lineární materiál, okrajové podmínky (konstantní povrchová teplota), spuštění výpočtu, prohlížení výsledků.

4. Okrajové podmínky (proměnná povrchová teplota podle teplotní křivky), využití makra.

5. Okrajové podmínky (přestup tepla prouděním a sáláním), nelineární materiálové vlastnosti, nelineární výpočet, iterace.

6-13. Samostatná práce - modelování úlohy podle vlastní volby.

Study Objective:

Cílem předmětu je uvedení do problematiky numerických simulací vedení tepla v konstrukčních prvcích a v celých konstrukcích. Studenti jsou seznámeni s komerčním programem ANSYS a v rámci předmětu se naučí modelovat jednodušší úlohy vedení tepla.

Study materials:

! Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerické metody mechaniky I. Vydavatelství ČVUT, 1992.

! Z. Bittnar, J.Šejnoha: Numerické metody mechaniky II. Vydavatelství ČVUT, 1992.

! M. Baťa, V. Plachý, F. Trávníček: Dynamika stavebních konstrukí. SNTL/ALFA, Praha 1987.

? Z. Bittnar, J. Šejnoha: Numerical methods in structural mechnaics. ASCE Press & Thomas Telford, 1996.

? R. Lewis, P. Nithiarasu, K. Seetharamu: Fundamentals of the Finite Element Method for Heat and Fluid Flow, John Wiley \& Sons, Ltd. 2004.

Note:

Modelling of structures under fire and explosions

Further information:

http://mech.fsv.cvut.cz/~jk

Time-table for winter semester 2024/2025:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Mon
Tue
Wed
Thu	roomTH:B-379 12:20–14:50 (lecture parallel1) Thákurova 7 (budova FSv) roomTH:B-878 15:00–16:35 (lecture parallel1 parallel nr.101) Thákurova 7 (budova FSv)
Fri

Time-table for summer semester 2024/2025:

Time-table is not available yet

The course is a part of the following study plans:

• Integrální bezpečnost staveb (compulsory course)