Název:	Počítačová mechanika
Zkratka:	PME
Typ:	povinně volitelný
Rozsah:	14 týdnů, týdně 2 hodiny přednášek + 2 hodiny laboratorních cvičení
Způsob ukončení:	zkouška
Katedra:	katedra mechaniky, pružnosti a pevnosti FS TUL
Přednášející:	Doc. Ing. Miroslav Šír, CSc.

 
Stručná anotace předmětu:

Předmět se zaměřuje na formulaci a řešení těch problémů mechaniky tuhých těles, které jsou jen obtížně nebo nejsou vůbec řešitelné bez použití počítačů. Formulace úloh se provádí převážně metodami analytické mechaniky s využitím maticového počtu. K jejich řešení se prostřednictvím dálkového přístupu používá matematický symbolicko-numerický software MAPLE V instalovaný na počítačích Superpočítačového centra UK a naznačuje se srovnání s řešeními metodou virtuálního prototypingu v systémech IDEAS a ADAMS.

 
Témata přednášek:

Prostředky a metody počítačové (výpočtové) mechaniky: Abstraktní modely vers. virtuální prototypy, příslušné hardwarové a softwarové systémy.

Problematické (= obtížně řešitelné) problémy základní mechaniky: Rovnovážná poloha obecně zatíženého hmotného bodu v 2D a 3D, kinematika rovinných mechanizmů s valivými vazbami, převody s nekruhovými ozubenými koly, dynamika pohyblivých soustav těles s pasivními odpory, nelineární kmitání apod.

Prostorová (maticová) kinematika: Transformační a rozšířená transformační matice, matematický popis kinematických vazeb, analýza a syntéza uzavřených a otevřených prostorových kinematických řetězců, problematika simulátorů.

Princip virtuálních prací ve statice: Zobecněné souřadnice a zobecněné síly, rovnovážná poloha zatíženého tělesa podrobeného vazbám ve 3D, rovnovážná poloha soustavy vázaných těles zatížené vnitřními a vnějšími silami ve 3D, rovnováha 3D soustav těles s pružnými vazbami.

Analytická dynamika: Princip virtuálních prací v dynamice, Lagrangeovy rovnice II. druhu, „nadbytečné zobecněné souřadnice“, Lagrangeovy rovnice s multiplikátory pro určení vazebných sil, aplikace na 3D soustavy těles s jedním a více stupni volnosti, s vazbami tuhými a pružnými.

 
Náplň cvičení:

Laboratoř výpočtové mechaniky KMP, hardware a software: Základy práce na počítačích SGI třídy workstation, režim příkazové řádky a režim X-window. Nejdůležitější příkazy UNIXu a používání Desktopů. Obsluha externích paměťových médií, tiskárny a plotteru. Zálohování dat.

Počítače třídy workstation v sítích. Sdílení hardwarových a softwarových prostředků. Přístup na Internet, internetové zdroje z oblasti výpočtové mechaniky. Superpočítačové centrum UK v Praze via Internet, hardware a software. Programy telnet a ftp pro dálkový přístup ke vzdáleným počítačům.

Matematický symbolicko-numerický software MAPLE V: Základní principy, textový a grafický režim, systémový help. Objekty systému: proměnné, čísla, operátory, funkce. Agregáty MAPLE: tabulky, seznamy, množiny, vektory a matice, vektory a matice vektorů a matic. Tvorba výrazů a příkazů, manipulace s výrazy, složené a podmíněné příkazy, cykly. Algebraické rovnice a jejich soustavy, obyčejné a parciální diferenciální rovnice. Symbolické a numerické řešení. Specializované „balíky“ MAPLE: Balík pro lineární algebru, balík pro vykreslování grafů.

Použití MAPLE na úlohy mechaniky: Základní strategie řešení od obecných vztahů přes jejich úpravy až k dosazení numerických hodnot, výpočtu a prezentaci výsledků. Význam a vhodná volba hranice mezi symbolickým a numerickým výpočtem.

Software pro virtuální prototyping, systém IDEAS, základní úlohy: modelování těles z objemů a ploch, tvorba sestav, analýza mechanizmů, I. hlavní úloha dynamiky.

Software pro dynamiku soustav těles, systém ADAMS, základní úlohy: převzetí modelu z IDEASu, tvorba modelu v prostředí ADAMS/View, II. hlavní úloha dynamiky.

 
Literatura:

JULIŠ,K. - BREBTA,R.: Mechanika 1. díl, Praha SNTL 1986
JULIŠ,K. - BREBTA,R.: Mechanika 2. díl, Praha SNTL 1987
Manuály MAPLE
Manuály I-DEAS

 
Prerekvizity: Mechanika I, II, Pružnost a pevnost

Navazující:    -

 
Datum poslední změny: 16.1.2002