Modelowanie maszyn
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | WMEMXWSM-19Z2-MM |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Modelowanie maszyn |
Jednostka: | Wydział Inżynierii Mechanicznej |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
Język prowadzenia: | polski |
Forma studiów: | stacjonarne |
Rodzaj studiów: | jednolite magisterskie |
Rodzaj przedmiotu: | obowiązkowy |
Forma zajęć liczba godzin/rygor: | W 26/x, C 12/+, L 18/+, razem: 56 godz., 4 pkt ECTS |
Przedmioty wprowadzające: | Mechanika analityczna / wymagania wstępne: Równania różniczkowe zwyczajne II stopnia. Zasada prac przygotowawczych. Zasada d’Alemberta. Równania Lagrange’a I i II rodzaju. |
Programy: | mechanika i budowa maszyn |
Autor: | dr inż. Arkadiusz RUBIEC |
Bilans ECTS: | Aktywność / obciążenie studenta w godz. 1. Udział w wykładach / 26 2. Udział w laboratoriach / 18 3. Udział w ćwiczeniach / 12 4. Udział w seminariach / 0 5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 20 6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 6 7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 6 8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0 9. Realizacja projektu / 0 10. Udział w konsultacjach / 4 11. Przygotowanie do egzaminu / 20 12. Przygotowanie do zaliczenia / 0 13. Udział w egzaminie / 2 Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 114 godz./ 4,0ECTS Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 62 godz./ 2,0 ECTS Zajęcia powiązane z działalnością naukową/ 2,5 ECTS |
Skrócony opis: |
Zasady modelowania układów mechanicznych. Uproszczenia układów rzeczywistych, model fizyczny i matematyczny układu, obiektu. Energia kinetyczna, potencjalna i rozpraszania (dyssypacji). Procesy deterministyczne i losowe w układach mechanicznych. Linearyzacja charakterystyk układów nieliniowych. Podstawy dynamiki o zmiennej masie. Modele układów mechanicznych, hydraulicznych, elektromechanicznych oraz ich analogie. Modelowanie obciążeń maszyn i pojazdów. |
Pełny opis: |
Wykłady 1. Zasady modelowania układów mechanicznych / 3 godz. / Przedmiot modelowania. Rodzaje modeli. Proces modelowania. Założenia upraszczające, model fizyczny i matematyczny obiektu. Redukcja mas, masowych momentów bezwładności, współczynników sztywności i tłumienia. 2. Metody formułowania równań ruchu, model fizyczny i matematyczny / 2 godz. / Opis formułowania równań ruchu według zasady d’Alemberta i Lagrange’a oraz przykład + zastosowania. 3. Modelowanie metodą układów wieloczłonowych /4 godz./ Wprowadzenie do metody układów wieloczłonowych. Budowa modelu wieloczłonowego. Więzy i wymuszenia w modelu wieloczłonowym. Oprogramowanie do modelowania układów wieloczłonowych. 4. Charakterystyki procesów deterministycznych i losowych w układach mechanicznych / 2 godz. / Opis charakterystyk sygnałów deterministycznych i losowych, ich stacjonarność i ergodyczność. 5. Pierwsze kolokwium zaliczeniowe / 2 godz./ 6. Model pojazdu w ruchu postępowym / 2 godz. / Założenia upraszające, model fizyczny i matematyczny dla różnych wariantów konstrukcyjnych pojazdu, wyznaczanie częstości drgań własnych. 7. Modelowanie elektromechanicznych układów napędowych / 2 godz. / Zasady opisu układów elektromechanicznych. Równania opisu układów elektrycznych. Modele układów elektro – dynamicznych i piezoelektrycznych. 8. Modelowanie hydrostatycznych układów napędowych / 2 godz./ Zasady modelowanie hydrostatycznych układów napędowych. Modele fizyczne i matematyczne podstawowych elementów hydrostatycznych układów napędowych (pomp, silników, siłowników, przewodów, zaworów, rozdzielaczy i akumulatorów). 9. Modele hydrostatycznego układu otwartego i zamkniętego / 2 godz. / Przyjęcie założeń upraszających elementarnego układu otwartego i zamkniętego oraz opracowanie modelu fizycznego i matematycznego. 10. Modele symulacyjne hydrostatycznych układów napędowych / 2 godz. / Modele symulacyjne hydrostatycznych układów napędowych z wykorzystaniem modelu matematycznego. Modele symulacyjne hydrostatycznych układów napędowych z wykorzystaniem dedykowanych narzędzi symulacyjnych. 11. Podstawy dynamiki układów o zmiennej masie / 1 godz. / Zasady modelowania układów o zmiennej masie. 12. Drugie kolokwium zaliczeniowe / 2 godz./ Ćwiczenia 1. Model fizyczny i matematyczny prostych elementów mechanicznych / 2 godz. / Formułowanie równań ruchu dla prostych układów mechanicznych. 2. Rozwiązywanie równań ruchu modeli mechanicznych / 2 godz. / Wyznaczenie mas, masowych momentów bezwładności, współczynników sztywności i tłumienia, przyjęcie założeń początkowych dla sformułowanych równań ruchu. 3. Modele elektromechanicznych układów napędowych / 2 godz. / Proste układu elektromechaniczne (elektrodynamiczne), układy z elektrycznym silnikiem napędowym. 4. Modele fizyczne i matematyczne redukowanych układów mechanicznych / 2 godz. / Modele układów zmniejszających lub zwiększających liczbę stopni swobody. 5. Modele maszyn i pojazdów / 2 godz. / Modele fizyczne i matematyczne maszyn roboczych i pojazdów na podwoziu kołowym lub gąsienicowym, różnych sposobów zawieszeń i obciążeń. 6. Kolokwium zaliczeniowe. / 2 godz./ Laboratoria 1. Zasady tworzenia schematów funkcjonalnych modeli / 4 godz. / Metody analitycznego przekształcania modeli matematycznych obiektów fizycznych do postaci schematu funkcjonalnego oraz praktyczne wykorzystanie przekształcenia Laplace’a równań różniczkowych. Przygotowanie wybranego modelu symulacyjnego. 2. Proces tworzenia modelu metodą układów wieloczłonowych / 2 godz. / Metodyka opracowania modeli obiektów fizycznych z wykorzystaniem metody układów wieloczłonowych (MUW). Obsługa i praktyczne wykorzystanie oprogramowania komputerowego do modelowania z wykorzystaniem MUW. 3. Modelowanie par kinematycznych, więzów i obciążeń zewnętrznych / 2 godz. / Definiowanie lokalnych układów współrzędnych. Nadawanie więzów obrotowych i blokujących. Definiowanie obciążenia skupionego. Opracowanie analogicznego modelu o jednym i wielu stopniach swobody. 4. Modelowanie i analiza układów mechanicznych / 2 godz. / Praktyczne modelowanie układów mechanicznych za pomocą oprogramowania MUW z wykorzystaniem elementów sprężysto – tłumiących. Analiza wyników procesu modelowania i weryfikacja poprawności przyjętych założeń upraszających oraz wykonanych obliczeń. 5. Modelowanie podatności układów zawieszeń pojazdów i maszyn w ruchu postępowym / 4 godz. / Tworzenie modelu z wykorzystaniem geometrii przygotowanej w programie CAD. Implementacja masy członów modelu, tensora bezwładności, więzów kinematycznych w modelu przestrzennym, więzów kontaktu, wymuszeń kinematycznych oraz zmiennych projektowych. Opracowanie modelu symulacyjnego pojazdu / maszyny wyposażonego / -ej w elastyczne zawieszenie poruszającego / -ej się ruchem postępowym po nierównościach terenowych. 6. Raportowanie i graficzne opracowanie wyników numerycznego procesu modelowania / 2 godz. / Metody prezentacji wyników badań numerycznych modeli układów mechanicznych z wykorzystaniem oprogramowania MUW. Sposoby opracowywania danych numerycznych, generowania arkuszy danych, raportów, przebiegów w dziedzinie czasu i innej wielkości, animacji oraz ich edycja. 7. Zaliczenie / 2 godz. / Praktyczne opracowanie indywidualnego modelu numerycznego z wykorzystaniem oprogramowania MUW. |
Literatura: |
Podstawowa: 1. Konopka S., Łopatka M. J.: Modelowanie ruchu maszyn. WAT. Warszawa 2005. 2. Borkowski W., Konopka S., Prochowski L.: Dynamika maszyn roboczych. WNT. Warszawa 1996. 3. Osiecki J. W.: Dynamika maszyn. WNT. Warszawa 1996. Uzupełniająca: 1. Cannon R. H. jr.: Dynamika układów fizycznych. PWN. Warszawa 1996 2. Macduff J. W., Currevi J. R.: Drgania w technice. PWN. Warszawa 1970. 3. Praca zbiorowa: Współczesne zagadnienia dynamiki maszyn. WN im. Ossolińskich. Wrocław 1976. 4. Bendat J. S., Piersol A. G.: Metody nalaizy i pomaru sygnałów losowych. PWN. Warszawa 1976 5. Wojtyra M., Frączek J.: Metoda układów wieloczłonowych w dynamice mechanizmów. PWN. Warszawa 2007 6. Kruszewski J., Wittbradt E., Walczyk Z.: Drgania układów mechanicznych w ujęciu komputerowym. Tom II. WNT. Warszawa 1993. 7. McConville J. B.: Mechanical System Simulation Using Adams. SDC Publications. Mission 2015 8. Bajer W.: Metody dynamiki układów wieloczłonowych. Politechnika Radomska. Radom 1998 |
Efekty uczenia się: |
W1 / ma pogłębioną wiedzę w zakresie formułowania równań różniczkowych do opisu dynamiki układów mechanicznych oraz ich rozwiązanie z wykorzystaniem metod numerycznych/ K_W01 W2 / posiada wiedzę w zakresie wykorzystania narzędzi modelowania, matematycznego i symulacyjnego do procesu projektowania maszyn / K_W04 U1 / potrafi formułować i rozwiązywać w oryginalny sposób nowe problemy dotyczące modelowania maszyn i analizy ich ruchu w szczególności w zakresie zjawisk dynamicznych / K_U01 U2 / potrafi wykorzystać opracowane modele matematyczne do komputerowej symulacji ruchu maszyn z uwzględnieniem oddziaływań dynamicznych / K_U07 U3 / potrafi posługiwać się podstawami MUW w zakresie symulacji komputerowej ruchu maszyn / K_U09, Inż._P7S_UW U4 / dostrzega wady, zalety i ograniczenia zastosowania różnych metod formułowania modeli matematycznych i symulacyjnych w opisie ruchu maszyn / K_U23 K1 / dostrzega konieczność dalszego pogłębiania wiedzy w zakresie modelowania maszyn, w szczególności uaktualniania wiedzy dotyczącej modelowania numerycznego / K_K01 |
Metody i kryteria oceniania: |
Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu. Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: kolokwium zaliczeniowego obejmującego analityczny opis otrzymanego modelu fizycznego (obiektu). Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: opracowania modelu numerycznego otrzymanego układu mechanicznego i symulacyjnego wyznaczenia wartości wyznaczonych wielkości. Egzamin prowadzony jest w formie pisemnej. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych oraz ocen pozytywnych z częściowych kolokwiów zaliczeniowych pisanych na wykładach. Osiągnięcie efektu W1, W2 - weryfikowane jest podczas egzaminu. Osiągnięcie efektu U1 - sprawdzane jest podczas ćwiczeń audytoryjnych Osiągnięcie efektu U2, U3, U4 oraz K1 – weryfikowane jest podczas ćwiczeń laboratoryjnych. 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 61 – 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% |
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.