|
Vyučující
|
-
Lenfeldová Irena, Ing. Ph.D.
-
Mertová Iva, Ing. Ph.D.
-
Čapek Lukáš, doc. Ing. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
Přednášky: 1. Počítačová reprezentace inženýrských dat. Rozdělení softwarových nástrojů pro inženýra. 2. Počítačová tomografie. 3. Manuální segmentace a analýza CT dat. Algoritmy automatické a poloautomatické segmentace. 4. Vizualizace CT dat. 5. Počítačové simulace - rozdělení. 6. Inženýrský úvod do metody konečných prvků (MKP). 7. Zásady návrhu modelu MKP pro strukturální analýzu. Zpracování a interpretace výsledků z MKP pro strukturální analýzu. 8. Analýza počítačového modelu: citlivost a robustnost. 9. Kalibrace počítačového modelu: fitování a optimalizace. 10. Virtuální DOE (design of computer experiments). Trendy: strojové učení, IoT a "data-mining". Cvičení: 1. Základní analýza (filtrování, měření vzdálenosti,..) v CT datech v programu Paraview, ITKSnap. 2. Vizualizace CT různých struktur (biologická tkáň, příze, kompozit) v programu Paraview. 3. Manuální segmentace zadané struktury v programu ITKSnap. Automatická segmentace pomocí klastrování a strojového učení v ITKSnap. 4. Převod segmentační masky do STL formátu a následná optimalizace kvality STL sítě v programu MeshLab. 5. Tvorba objemové počítačové sítě vhodné pro MKP v programu Netgen. Tvorba MKP sítě na základě CAD dat v programu TexGen. 6. Seznámení s vybraným programem na MKP: ovládání, filozofie programu. 7. Vytvoření strukturálního modelu pro virtuální simulaci tahové zkoušky. Interpretace výsledků. 8. Testování modelu pro různé nastavení parametrů. 9. Kalibrace materiálového modelu - materiálové modely. 10. Fitování materiálového modelu na základě fyzického experimentu. Porovnávání výsledků virtuálního a fyzického experimentu.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Dialogické metody (diskuze, rozhovor, brainstorming), Přednáška, Cvičení
- Účast na výuce
- 40 hodin za semestr
- Domácí příprava na výuku
- 40 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 45 hodin za semestr
- Příprava na zápočet
- 40 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Předmět seznamuje studenty s využitím moderních počítačových metod v oblasti modelování a analýzy. V průběhu studia si student osvojí metody pro efektivní práci s velkoobjemovými daty z moderních CT skenerů a jejich geometrickou reprezentaci. Dále se student seznámí s vybraným prostředím pro geometrický návrh délkových a plošných textilních struktur a na závěr bude schopen analyzovat základní mechanické vlastnosti na virtuálním modelu pomocí metody konečných prvků.
Student získá přehled o počítačovém modelování a analýze komplexních struktur jak je příze nebo tkanina. Získané znalosti může aplikovat v praxi během návrhu nebo optimalizaci.
|
|
Předpoklady
|
Student by měl ovládat lineární algebru, práci s maticemi a základní znalosti programovacího jazyka (matlab/python).
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Kombinovaná zkouška
Zápočet pro přímou výuku: absolvování praktických cvičení a zápočtový test Zkouška pro přímou výuku: písemná a ústní část Zápočet pro nepřímou výuku: 2x seminární práce Zkouška pro nepřímou výuku: písemná zkouška
|
|
Doporučená literatura
|
-
ANDREAUS.U., IACOVIELLO, D. ed. Biomedical Imaging and Computational Modeling in Biomechanics .Lecture Notes in Computational Vision and Biomechanics 4.. New York: Springer, 2012. ISBN 9789400742697.
-
BIDANDA, B., BARTOLO, P. ed. Virtual prototyping & bio manufacturing in medical applications.. New York: Springer, 2008. ISBN 978-0-387-68831-2.
-
MOTULSKY, H., CHRISTOPOULOS, A. Fitting models to biological data using linear and nonlinear regression: a practical guide to curve fitting.. Oxford: University Press, 2004. ISBN 0-19-517180-2.
-
WILLMORE, F. T., JANKOWSKI, E., COLINA, C. Introduction to scientific and technical computing.. Boca Raton: CRC Press, 2017. ISBN 9781498745062.
-
ZIENKIEWICZ, O., TAYLOR, R., ZHU, J.,Z. The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals. 6th ed.. Oxford: Elsevier Butterworth-Heinemann, 2005. ISBN 978-0-7506-6320-5.
|