Komputerowa symulacja zagadnień mechaniki 1

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 10/+, C 10/+, L 36/+, razem: 56 godz., 4 pkt ECTS

Matematyka / wymagania wstępne: rachunek macierzowy, różniczkowy i całkowy.

Mechanika techniczna / wymagania wstępne: mechanika Newtona.

Wytrzymałość materiałów / wymagania wstępne: stan naprężenia i odkształcenia, wytężenie materiału izotropowego, proste i złożone przypadki wytrzymałościowe.

V semestr / Mechanika i budowa maszyn /

Techniki komputerowe w inżynierii mechanicznej

Dr hab. inż. Wiesław KRASOŃ, prof. WAT

Aktywność / obciążenie studenta w godz. (wg. arkusza Bilans ECTS)

1. Udział w wykładach / 10

2. Udział w ćwiczeniach audytoryjnych / 10

3. Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych / 36

4. Udział w ćwiczeniach projektowych / 0

5. Udział w seminariach / 0

6. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 8

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń audytoryjnych / 10

8. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych / 36

9. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń projektowych / 0

10. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0

11. Udział w konsultacjach / 8,4

12. Przygotowanie do egzaminu / 0

13. Przygotowanie do zaliczenia / 22,4

14. Udział w egzaminie / 0

Sumaryczne obciążenie pracą studenta:

140,8 godz. / 4,69 ECTS, przyjęto 4 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+5+11+14): 64,4 godz. / 2,5 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową (1÷10) 110 godz. / 3,5 ECTS

Podstawy metodyki działania systemów obliczeń inżynierskich MES. Wprowa-dzenie do liniowej analizy numerycznej MES. Modelowanie prostych konstrukcji inżynierskich z wykorzystaniem MES. Zastosowanie pakietu programów MSC Patran/Nastran do obliczeń konstrukcji belkowych. Analiza statyczna konstrukcji powłokowych i płytowych. Modelowanie i analiza z zastosowaniem elementów bryłowych.

Wykłady /metoda audiowizualna

1. Podstawy MES. / 2 / Podstawy metodyki działania systemów obliczeń inżynierskich MES. Przegląd systemów obliczeń inżynierskich MES. Pakiet programów MSC: Patran / Nastran.

2. Algorytm analizy numerycznej. Przykłady. / 2 / Strategia rozwiązywania zagadnień komputerowej symulacji liniowych zagadnień mechaniki.

3. Wprowadzenie do liniowej analizy numerycznej MES – model prętowy 1D / 2 / Dyskretyzacja, element skończony, rodzaje elementów skończonych 1D, funkcje kształtu, macierz sztywności elementu. Równania równowagi liniowej analizy statycznej. Warunki brzegowe w modelach 1D. Modele obciążeń.

4. Analiza numeryczna 2D na przykładzie konstrukcji powłokowych. / 2 / Dyskretyzacja, element skończony, rodzaje elementów skończonych 2D, funkcje kształtu, macierz sztywności elementu. Równania równowagi liniowej analizy statycznej. Warunki brzegowe w modelach 2D. Modele obciążeń.

5. Analiza numeryczna 3D prostej konstrukcji. / 2 / Modelowanie z zastosowaniem elementów bryłowych. Numeryczne rozwiązywanie zagadnień 3D z zakresu liniowej statyki. Warunki brzegowe w modelach 3D. Modele obciążeń.

Ćwiczenia / metoda audiowizualna i zadania wykonywane na podstawie instrukcji i rozliczane indywidualnie.

1. Wprowadzenie do liniowej analizy numerycznej MES. / 2 / Dyskretyzacja, element skończony, rodzaje elementów skończonych, funkcje kształtu, macierz sztywności na przykładzie elementu prętowego. Rozwiązanie analityczne macierzowego równania równowagi liniowej analizy statycznej.

2. Modelowanie prostych konstrukcji inżynierskich z wykorzystaniem MES. / 2 / Podstawy obsługi preprocesora graficznego MSC Patran. Zasady tworzenia modelu dyskretnego na przykładzie kratownicy płaskiej.

3. Procedury wykonywania obliczeń z wykorzystaniem programu MSC Nastran. / 2 / Wykorzystanie programu MSC Patran do analizy wyników obliczeń – przykłady zadań 1D, 2D i 3D. Zasady interpretacji wyników otrzymywanych w symulacjach numerycznych MES.

4. Analiza MES konstrukcji belkowej w modelu 1D. / 2 / Zastosowanie pakietu programów MSC Patran/Nastran do obliczeń konstrukcji belkowych – przykład obliczeniowy, weryfikacja wyników.

5. Analiza MES konstrukcji belkowej w modelu 2D i 3D. / 2 / Zastosowanie pakietu programów MSC Patran/Nastran do obliczeń konstrukcji belkowych w zadaniach 2D i 3D – przykład obliczeniowy, weryfikacja wyników.

Laboratoria / pracownia komputerowa (stanowiska komputerowe + specjalistyczne oprogramowanie + tablica interaktywna), skrypt i materiały do zadań rozwiązywa¬nych i zaliczanych w formie elektronicznej na podstawie sprawozdań z wynikami.

1. Modelowanie prostych konstrukcji inżynierskich z wykorzystaniem MES. / 6 / Podstawy obsługi preprocesora graficznego MSC Patran. Zasady tworzenia modelu dyskretnego.

2. Przygotowanie modelu geometrycznego w programie MSC Patran. / 6 / Import geometrii – wykorzystanie modeli geometrycznych przygotowanych z zasto-sowaniem aplikacji CAD. Model geometryczny budowany w środowisku pre-procesora MSC. Układy współrzędnych. Definicja właściwości materiałowych w zakresie sprężystym. Modele obciążeń i więzów.

3. Procedury wykonywania obliczeń z wykorzystaniem programu MSC Nastran.

/ 4 / Obsługa plików wsadowych z danymi do programu Nastran. Wykony¬wanie obliczeń w zakresie liniowej statyki. Wykorzystanie programu MSC Patran do analizy wyników obliczeń – przykłady zadań 1D, 2D i 3D. Zasady interpretacji wyników otrzymywanych w symulacjach numerycznych MES.

4. Zastosowanie pakietu programów MSC Patran/Nastran do obliczeń konstrukcji belkowych 1D / 4 / – zadanie obliczeniowe i weryfikacja wyników.

5. Zastosowanie pakietu programów MSC Patran/Nastran do obliczeń konstrukcji belkowych w zadaniach 2D i 3D / 4 / – zadanie obliczeniowe i weryfikacja wyników.

6. Analiza statyczna konstrukcji płytowych. / 6 / – modele z zastosowaniem ele-mentów powłokowych i bryłowych, zadanie obliczeniowe i weryfikacja wyników.

7. Modelowanie z zastosowaniem elementów bryłowych. / 6 / Numeryczne rozwiązywanie zagadnień 3D z zakresu liniowej statyki – zadanie oblicze¬niowe i weryfikacja wyników.

Podstawowa:

Rapacki G., Kacprzyk Z., Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji, OW PW, 2005.

Dacko M., Borkowski W., Dobrociński S., Niezgoda T., Wieczorek M., Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji, Arkady, 1994.

Jakubowicz A., Orłoś Z., Wytrzymałość materiałów, PWN, 1978.

Szmelter J., Dacko M., Dobrociński S., Wieczorek M., Metoda elementów

skończonych w statyce konstrukcji, Arkady, 1979.

Uzupełniająca:

Szmelter J., Metody komputerowe w mechanice, PWN, 1980.

W1 / zna podstawy rozwiązywania liniowych zagadnień mechaniki oraz działanie systemu obliczeń inżynierskich MSC/Nastran / K_W02, K_W05, K_W06, K_W09

U1 / potrafi wykorzystać system obliczeń inżynierskich MSC/Nastran w zakresie symulacji liniowych zagadnień mechaniki / K_U07, K_U09, K_U13

K1 / student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz jest gotowy do podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania / K_K03

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia.

Ćwiczenia audytoryjne zaliczane są na podstawie: indywidualnie wykonanych według instrukcji zadań numerycznych, analitycznych oraz sprawdzianu pisem-nego.

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: indywidualnie wykonanych zadań numerycznych i analitycznych.

Zaliczenie przedmiotu jest prowadzone w formie sprawdzenia wykonanych modeli i indywidualnej dyskusji dostarczonych sprawozdań z poszczególnych zadań.

Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia są pozytywne oceny z ćwiczeń audyto-ryjnych i laboratoryjnych oraz sprawdzianów pisemnych.

Osiągnięcie efektu W1 i U1 – weryfikowane jest poprzez sprawdzenie wiedzy teoretycznej oraz wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych.

Osiągnięcie efektu K1 – sprawdzane jest na podstawie współpracy w grupie w celu sprawnego opanowania nowego oprogramowania i rozwiązania zadanego problemu.

Oceny osiągnięcia zakładanych efektów kształcenia (wg. opinii Komisji WME ds. Funkcjonowania Systemu Zapewnienia Jakości Kształcenia):

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który osiągnął

zakładane efekty kształcenia na poziomie 91-100%.

Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który osiągnął

zakładane efekty kształcenia na poziomie 81-90%.

Ocenę dobrą otrzymuje student, który osiągnął

zakładane efekty kształcenia na poziomie 71-80%.

Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który osiągnął

zakładane efekty kształcenia na poziomie 6-1-70%.

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który osiągnął

zakładane efekty kształcenia na poziomie 51-60%.

Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który osiągnął

zakładane efekty kształcenia na poziomie równym lub niższym niż 50%.

-