Microsoft PowerPoint - IS_G_predavanja_ [Compatibility Mode]

Транскрипт

1 INŽENJERSKE SIMULACIJE Aleksandar Karač Kancelarija 1111 tel: , lok. 129 Nermin Redžić Kancelarija 4202 tel: , lok MREZA

2 O kursu računarske simulacije Izvođenje nastave predavanja: 2 časa sedmično vježbe (laboratorijske, RC): 3 časa sedmično Obaveze studenata redovno prisustvo na predavanjima i vježbama kolokviranje praktičnog dijela (računari - kontrukcije) Cilj predmeta savladati korištenje informatičkih tehnologija za proračun građevinskih konstrukcija korištenjem savremenih softverskih alata (CAE) samostalno koristiti računar za statičke i dinamičke simulacije građevinskih konstrukcija Kompetencije (Ishodi učenja) Po završetku kursa studenti će biti u stanju: koristiti savremene CAE programske pakete za analizu naprezanja razlikovati tipove konačnih elemenata i graničnih uslova odrediti raspodjelu deformacija i naprezanja za ravninske i 3D probleme za različite slučajeve opterećenja i oslanjanja primijeniti stečena znanja na proračun građevinskih konstrukcija IS 18/19 -simulacije 2

3 O kursu računarske simulacije Provjera znanja kolokvij iz urađenih praktičnih primjera (program) praktična provjera/ispit rad na računaru pismeni dio ispita (zadaci + teorija) Konačna ocjena prisustvo nastavi: 0 % kolokvij: 20 % praktična provjera/ispit 50 % pismeni dio ispita 30 % Napomena: Svaka od stavki mora biti ispunjena minimalno 51%!!! Ocjena % Ocjena % Ocjena % Ocjena % Ocjena % IS 18/19 -simulacije 3

4 O kursu računarske simulacije Sadržaj kursa - predavanja 1. O računarskom inženjersvu 1 sedmica 2. Osnove (Numeričke) Mehanike kontinuuma (CCM) 2 sedmice 3. Diskretizacija domene 1 sedmica 4. Metod konačnih razlika (FDM) 1 sedmica 5. Metod konačnih volumena (FVM) 1 sedmica 6. Metod konačnih elemenata (FEM) 4 sedmice 7. Primjeri primjene u FEM 5 sedmica Sadržaj kursa - vježbe 1. Primjena računara u rješavanju konstrukcija (grede, ramovi,...) 10 sedmica 2. Primjena računara u rješavanju CCM problema 3 sedmice Praktična provjera/ispit i Pismeni dio ispita termini završnih ispita IS 18/19 -simulacije 4

5 O kursu računarske simulacije LITERATURA osnovna Predavanja, vježbe sekvencionalno postavljanje Zaimović-Uzunović N., Lemeš S. (2002) Metod konačnih elemenata, Dom štampe Zenica, ISBN Autodesk Robot Structural Analysis (2011) Metric Getting Started Guide, Autodesk Robot Structural Analysis (2010) Metric Training Manual, I. Demirdžić, Predavanja iz Mehanike kontinuuma, Mašinski fakultet u Sarajevu, dodatna Autodesk Robot Structural Analysis (2015) Verification Manual Eurocodes, K-J. Bathe, Finite Element Procedures, Prentice Hall, I. Demirdžić, A. Ivanković, Computational Continuum Mechanics (CCM), Lecture notes, UCD, Dublin IS 18/19 -simulacije 5

6 Značaj numeričkih istraživanja Neophodnost poznavanja raznih osobina čvrstih tijela i tečenja - deformacije i naponi, - brzina strujanja, raspodjela pritiska i temperature, - sile uzgona i potiska, - gubici pritiska ili energije, - brzina prenosa toplote ili mase,... u svrhu: - poboljšanja efikasnosti, - smanjenja potrošnje energije, - povećanja granice tečenja, - poboljšanja izdržljivosti, - smanjenja zagađenja, - smanjenja buke, IS 18/19 -simulacije 6

7 Značaj numeričkih istraživanja - poznavanja procesa,... Smanjenje troškova!!! Kako doći do znanja o sistemu??? Teoretske metode: - Analitička rješenja jednačina koji opisuju probleme su uslovno primjenljiva na rješavanje realnih problema - Problemi su veoma kompleksni, opisani sistemima parcijalnih diferencijalnih jednačina, pa time analitički nerješivi - Pojednostavljenja, neophodna za rješavanje jednačina, obično nisu validna i vode pogrešnim rezultatima - Aproksimacijski izrazi koji se često koristi obišno nisu dobivena čistim analitičkim postupcima. IS 18/19 -simulacije 7

8 Značaj numeričkih istraživanja Kako doći do znanja o sistemu??? nastavak... Eksperimentalna istraživanja - Korištenje mjerne opreme u svrhu dobivanja traženih informacija putem eksperimenata (testova) - Mjerenja mogu biti otežana ili nemoguća (dimenzije mjerenog objekta, vrijeme trajanja eksperimenta, mjesta mjerenja,...) - Ograničenja u korištenju modela/uslova eksperimenata - Zabrana obavljanja eksperimenata zbog sigurnosti ili utjecaja na okolinu - Cijena eksperimenta. Numeričke simulacije - Naučna disciplina sama za sebe - Upotreba numeričkih metoda na računarima - Brže dobivanje rezultata nego u testovima, manji troškovi - Jednostavne parametarske varijacije - Mogućnost dobivanja mnogo više rezultata/informacija o simuliranom problemu IS 18/19 -simulacije 8

9 Značaj numeričkih istraživanja Kako doći do znanja o sistemu??? nastavak... Bez obzira na prednosti numeričkih simulacija u odnosu na eksperimentalna istraživanja - Simulacije NIKAD neće u potpunosti zamijeniti eksperimente - Simulacije I eksperimenti OBOJE treba da se i dalje razvijaju i međusobno nadopunjavaju kako bi se došlo do optimalnog rješenja IS 18/19 -simulacije 9

10 Razvoj numeričkih metoda - Mogućnost korištenja približnih rješenja pomoću Metode Konačnih Razlika poznata još u XIX vijeku (Gauss, Euler) neupotrebljivo zbog prevelikog broja računaskih operacija - Razvoj (elektronskih) računara (2018, IBM, petaflops) Razvoj snage i capaciteta računara - Stalno povećanje brzine računara - Stalno povećanje efikasnosti algoritama - Sve tačniji rezultati eksperimenata IS 18/19 -simulacije 10

11 Razvoj numeričkih metoda Razvoj numeričkih metoda (lijevo) i u računarskim tehnologijama (desno) IS 18/19 -simulacije 11

12 Karakterizacija numeričkih metoda 1. Izbor matematičkog modela/softvera 2. Diskretizacija - domena (vrijeme, prostor) - jednačina - metod: - Metod Konačnih razlika (FDM) - Metod Konačnih Volumena (FVM) mehanika fluida - Metod Konačnih elemenata (FEM) mehanika konstrukcija 3. Rješenje sistema algebarskih jednačina 4. Vizualizacija i interpretacija rezultata Procedure za primjenu tehnika numeričkih simulacija za rješavanje inženjerskih problema 5. Provjera - Validacija: riješene su odgvarajuće jednačine - Verifikacija: jednačine korektno riješene IS 18/19 -simulacije 12

13 Karakterizacija numeričkih metoda Neophodne oblasti i međusobne relacije za numeričke simulacije praktičnih inženjerskih problema Interdiciplinarnost numeričkih simulacija u inženjerskim problemima IS 18/19 -simulacije 13