Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku

Speciální numerické metody

Typ studia bakalářské
Jazyk výuky čeština
Kód 228-0239/01
Zkratka SNM
Název předmětu česky Speciální numerické metody
Název předmětu anglicky Special numerical methods
Kreditů 5
Garantující katedra Katedra stavební mechaniky
Garant předmětu prof. Ing. Martin Krejsa, Ph.D.

Osnova předmětu

Přednášky:
1. Obecná deformační metoda I.: Podstata metody, stupeň přetvárné deformační neurčitosti rovinných konstrukcí.
2. Obecná deformační metoda II.: Analýza přímého prutu s různým uložením, lokální souřadnicový systém, jeho volba a transformace do globálního souřadnicového systému.
3. Obecná deformační metoda III: Analýza prutové soustavy, výpočet deformačního stavu, určení složek vnitřních sil prutů a složek reakcí.
4. Obecná deformační metoda IV: Lokalizace a sestavení soustavy rovnic. Řešení soustavy rovnic. Pásové a řídké soustavy lineárních rovnic.
5. Obecná deformační metoda V: Řešení spojitých nosníků, pravoúhlých a kosoúhlých rovinných rámů, rovinných příhradových nosníků obecnou deformační metodou. Silové a deformační zatížení. Nerovnoměrná změna teploty.
6. Obecná deformační metoda VI: Prostorové prutové soustavy a rovinné rámy příčně zatížené.
7. Přenosové matice: Odvození, zadání zatížení, demonstrační příklady.
8. Geometricky nelineární řešení příhradových konstrukcí: Odvození, obecná deformační metoda a její aplikace, iterační řešení geometricky nelineárního výpočtu rovinné příhradové konstrukce podle teorie II. řádu, demonstrační příklady.
9. Stabilita tlačených prutů s využitím principu virtuálních prací: Stabilita štíhlých tlačených prutů s využitím principu virtuálních prací a teorie II. řádu, odvození, aplikace, iterační řešení vzpěrné únosnosti štíhlých tlačených prutů, srovnání s přesným analytickým řešením podle Eulera, demonstrační příklady.
10. Vlastní čísla a vektory: Úvod, numerické metody pro řešení vlastních čísel a příslušných vlastních vektorů, částečný a úplný problém vlastních čísel, praktické využití v úlohách stavební mechaniky.
11. Vlastní frekvence a tvary vlastního kmitání: Úvod do problematiky, ortogonalita vlastních tvarů kmitání, normované vlastní tvary kmitání. Určení vlastních frekvencí a tvarů vlastního kmitání u jednoduchých konstrukcí.
12. Náhodné proměnné a pravděpodobnostní simulační výpočty I.: Náhodná veličina - diskrétní náhodná veličina, spojitá náhodná veličina. Parametrické rozdělení pravděpodobnosti, neparametrické (empirické) rozdělení pravděpodobnosti.
13. Náhodné proměnné a pravděpodobnostní simulační výpočty II.: Generování náhodných proměnných v Matlabu. Pravděpodobnostní posouzení nosného prvku.
14. Vzorové řešení vybraných úloh.
Cvičení:
1. Obecná deformační metoda I.: Úvod, statická a kinematická určitost prutových soustav. Stupeň přetvárné neurčitosti rovinných konstrukcí pro obecnou deformační metodu.
2. Obecná deformační metoda II.: Analýza přímého prutu s různým uložením.
3. Obecná deformační metoda III.: Silové a deformační zatížení. Nerovnoměrná změna teploty. Definice vstupních údajů řešených úloh v programovém systému Matlab.
4. Obecná deformační metoda IV.: Lokalizace a sestavení soustavy rovnic. Řešení soustavy rovnic.
5. Obecná deformační metoda V.: Určení složek vnitřních sil prutů a složek reakcí.
6. Obecná deformační metoda VI.: Řešení vybraných prutových konstrukcí obecnou deformační metodou.
7. Obecná deformační metoda VII.: Řešení vybraných prutových konstrukcí obecnou deformační metodou.
8. Přenosové matice: numerické řešení sestrojení průběhů vnitřních sil a deformací na jednoduché prutové konstrukci.
9. Geometricky nelineární řešení příhradových konstrukcí: iterační řešení geometricky nelineárního výpočtu vybrané rovinné příhradové konstrukce podle teorie II. řádu.
10. Stabilita tlačených prutů s využitím principu virtuálních prací: iterační řešení vzpěrné únosnosti vybraných štíhlých tlačených prutů.
11. Vlastní čísla a vektory: numerické řešení vlastních čísel a příslušných vlastních vektorů, částečný a úplný problém vlastních čísel, aplikace na vybrané úloze.
12. Vlastní frekvence a tvary vlastního kmitání: Určení vlastních frekvencí a tvarů vlastního kmitání u jednoduché prutové konstrukce.
13. Náhodné proměnné a pravděpodobnostní simulační výpočty: Pravděpodobnostní posouzení vybraného nosného prvku simulační metodou.
14. Prezentace semestrální práce.

E-learning

Studijní opory k dispozici v IS edison a na lms.vsb.cz

Povinná literatura

1. Kadlčák, Kytýr, Statika stavebních konstrukcí II, VUTIUM Brno, 2001.
2. Krejsa, M., Speciální numerické metody, učební texty v obrazovkové verzi i ve verzi pro tisk, VŠB-TU, Ostrava, 2018.

Doporučená literatura

1. Sauer, T., Numerical Analysis. George Mason University. Pearson Education, Inc., 2006. (669 s). ISBN 0-321-26898-9.
2. Ralston, A., Základy numerické matematiky. 1. vydání. Academia, Praha, 1973. (635 s).
3. Wirth, N., Algoritmy a štruktúry údajov. 1. vydanie. Alfa, vydavateľstvo technickej a ekonomickej literatúry, Bratislava, 1988. (488 s).
4. Steven C. Chapra, Applied Numerical Methods with MATLAB for Engineers and Scientists (4th Edition), 720 pages, 2017, ISBN-13: 978-0073397962 , ISBN-10: 0073397962 .