Modelování konstrukcí při požáru a výbuchu

Garant předmětu:

Jaroslav Kruis

Přednášející:

Jaroslav Kruis, Zdeněk Sokol

Cvičící:

Jaroslav Kruis, Zdeněk Sokol

Předmět zajišťuje:

katedra mechaniky

Anotace:

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.

Požadavky:

Předpokládá se absolvování základních kurzů matematiky a mechaniky.

Osnova přednášek:

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.

Osnova cvičení:

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.

Cíle studia:

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.

Studijní materiály:

! 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.

Poznámka:

Další informace:

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

Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:

	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
Po
Út
St
Čt
Pá	místnost TH:B-379 08:00–10:50 (přednášková par. 1) Thákurova 7 (budova FSv) B379místnost TH:B-878 11:00–12:50 (přednášková par. 1 paralelka 101) Thákurova 7 (budova FSv) B878

Rozvrh na letní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Integrální bezpečnost staveb (povinný předmět)