Komputerowa analiza konstrukcji

stacjonarne

II stopnia

obowiązkowy

W 4/+, C 32/+ P 8/+, S 6/+, razem: 50 godz., 4 pkt ECTS

nazwa przedmiotu / wymagania wstępne:

Informatyka: znajomość środowiska Matlab

Podstawy CAx: znajomość środowiska CAx.

Projektowanie i badanie maszyn i mechanizmów: znajomość wybra-nych zagadnień dotyczących projektowania i badania maszyn i mechani-zmów.

Mechanika: znajomość wybranych zagadnień mechaniki teoretycznej oraz zagadnień dotyczących opisu zachowania ośrodka ciągłego.

Numeryczne metody obliczeniowe: znajomość istoty metody różnic skończonych, znajomość metod interpolacji funkcji, znajomość metod rozwiązywania układów równań algebraicznych oraz różniczkowych.

Obowiązuje od naboru 2019, semestr drugi / mechatronika / kandydaci na żołnierzy zawodowych, uzbrojenie i elektronika

dr inż. Bartosz Fikus

Aktywność / obciążenie studenta w godz.

1. Udział w wykładach / 4 godz.

2. Udział w ćwiczeniach audytoryjnych / 32 godz.

3. Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych / -

4. Udział w ćwiczeniach projektowych / 8 godz.

5. Udział w seminariach / 6 godz.

6. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 5 godz.

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń audytoryjnych / 16 godz.

8. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych / -

9. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń projektowych / 8 godz.

10. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 6 godz.

11. Udział w konsultacjach / 25 godz.

12. Przygotowanie do egzaminu / -

13. Przygotowanie do zaliczenia / 10 godz.

14. Udział w egzaminie / -

Sumaryczne obciążenie pracą studenta:

120 godz. / 4,0 ECTS, przyjęto 4 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+5+11+14): 75 godz./ 2,5 ECTS

Zajęcia o charakterze naukowym: 3 ECTS

Przedmiot ma na celu nauczyć podstawowych metod numerycznych sto-sowanych w różnego rodzaju konstrukcji poddanych złożonym i różnorod-nym obciążeniom. Ponadto celem przedmiotu jest wykształcenie umiejęt-ności modelowania elementów składowych mechanizmów i ich połączeń oraz analizy dynamiki i ich ruchu. Dodatkowo w ramach przedmiotu wprowadzono elementy analizy optymalizacyjnej konstrukcji pod kątem obciążeń mechanicznych i cieplnych.

Wykład / metoda werbalno-wizualna z wykorzystaniem nowoczesnych technik multimedialnych

1. Wprowadzenie do komputerowej analizy konstrukcji /1

Zakres przedmiotu. Istota i charakter modelowania analitycznego oraz numerycznego zjawisk fizycznych. Współczesne zastosowania metod numerycznych w działalności inżynierskiej i naukowej.

2. Numeryczne metody rozwiązywania równań różniczkowych o pochodnych cząstkowych – metoda elementów skończonych /2

Istota metody elementów skończonych (MES). Zalety MES. MES w zagadnieniach stacjonarnych oraz niestacjonarnych. Sformułowania MES w mechanice oraz opis zachowania materiału w różnych warunkach dynamiki (statyczne, dynamiczne) i obciążenia (mechaniczne, cieplne). Rodzaje elementów oraz tworzenie i ocena jakości siatek. Podstawy analizy kinematycznej.

3. Zaliczenie przedmiotu /1

Zaliczenie przedmiotu.

Ćwiczenia / metoda werbalno-praktyczna praktyczna z wykorzystaniem komputerów – praca pod nadzorem wykładowcy

1. Opracowanie modelu oraz przeprowadzenie analizy statycznej /6

Wykonanie mechanicznej analizy statycznej wybranego elementu konstrukcyjnego – wprowadzenie do oprogramowania komercyjnego (przeprowadzenie poprzez poszczególne etapy tworzenia modelu).

2. Opracowanie modelu oraz przeprowadzenie analizy dynamicznej /6

Wykonanie mechanicznej analizy dynamicznej – zderzenie - wybranego elementu konstrukcyjnego przy użyciu wybranych środowisk obliczeniowych.

3. Opracowanie modelu oraz przeprowadzenie analizy pola temperatury i przepływu ciepła /4

Wykonanie analizy pola temperatury i przepływu ciepła w wybranym elemencie konstrukcyjnym.

4. Opracowanie modelu oraz przeprowadzenie symulacji przepływu gazu /6

Wykonanie symulacji przepływu gazu w rurze oraz dyszy zbieżno – rozbieżnej w warunkach ustalonych i nieustalonych.

5. .Opracowanie modelu oraz analiza kinematyczna układu brył sztywnych /6

Wykonanie analizy kinematycznej układu brył sztywnych przy użyciu metody układów wieloczłonowych.

6. Zaliczenie ćwiczeń /4

Wykonanie symulacji wybranego problemu.

Projekt / metoda praktyczna

1. Symulacja numeryczna wybranego zjawiska fizycznego /8

Opracowanie modelu fizycznego oraz matematycznego wybranego problemu fizycznego. Symulacja numeryczna zjawiska.

Seminarium / metoda praktyczna

1. Prezentacja wyników symulacji numerycznych wybranych zjawisk fizycznych /6

Prezentacja wyników symulacji numerycznych wybranych zjawisk fizycznych opracowywanych podczas zajęć projektowych.

podstawowa:

• Fortuna Z., Macukow B, Wąsowski J. „Metody numeryczne”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2017 r.

• Kosma Z. „Metody Numeryczne dla Zastosowań Inżynierskich”, Politechnika Radomska, Radom 2008 r.

• Wawrzecki J. „Teoria maszyn i mechanizmów. Wstęp do teorii mechanizmów przestrzennych”, Politechnika Łódzka, Łódź 2008 r.

• Dacko M. i inni „Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji”, Arkady, Warszawa 1994 r., sygn. 51621;

• Rakowski G., Kacprzyk Z. „Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji”, Oficyna wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005 r., sygn. 61194;

uzupełniająca:

• Bjorck A., Dahlquist G. „Metody numeryczne”, PWN, Warszawa 1987 r.

• Wesseling P. „Principles of Computational Fluid Dynamics”, Springer, 2001 r.

• Eleuterio F. Toro „Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics”, Springer, 1999 r.

• Szmelter J. „Metody komputerowe w mechanice”, PWN, Warszawa 1980 r.

• Jach K. „Komputerowe modelowanie dynamicznych oddziaływań ciał metodą punktów swobodnych”, PWN, Warszawa 2001 r.

• Марчук Г. И. „Методы вычислительной математики”, Наука, Москва 1977 г.

• Самарский А. А. „Теория разностных схем”, Наука, Москва 1977 г.

• Kruszewski J., Wittbrodt E., Walczyk Z. „Drgania układów mechanicznych w ujęciu komputerowym. Tom I - Zagadnienia liniowe”, WNT, Warszawa 1992 r., sygn. 50431; II-79532;

• Kruszewski J., Wittbrodt E., Walczyk Z. „Drgania układów mechanicznych w ujęciu komputerowym. Tom II - Zagadnienia wybrane”, WNT, Warszawa 1993 r., sygn. 51283;

II-79530; II-79532;

• Morecki A., Oderfeld J. „Teoria maszyn i mechanizmów”, PWN, Warszawa 1997 r., sygn. 48242; II-75336 - II-75337;

• Olędzki A. „Podstawy Teorii Maszyn i mechanizmów”, WNT, Warszawa 1987 r., sygn. 48023;

• Łodygowski T., Kąkol W. „Metoda elementów skończonych w wybranych zagadnieniach mechaniki konstrukcji inżynierskich”, Politechnika Poznańska, Poznań 2003 r. (wersja elektroniczna).

• „ANSYS. Metoda Elementów Skończonych dla praktyków”, materiały szkoleniowe firmy MESco, Tarnowskie Góry 2009 r.

Symbol i nr efektu przedmiotu / efekt uczenia się / odniesienie do efektu kierunkowego

W1/ Zna uwarunkowania konstrukcyjne oraz zasady projektowania sprzętu uzbrojenia / W_38T02_5

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia.

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: obecności oraz zrealizowania sy-mulacji z ostatnich zajęć.

Zaliczenie przedmiotu jest prowadzone w formie testu

Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia jest obecność na ćwiczeniach, wykonanie symulacji z ostatnich ćwiczeń oraz wykonanie projektu i udział w seminariach.

Osiągnięcie efektu W1 - weryfikowane jest na teście pisemnym.

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który uzyskał powyżej 96% poprawnych odpowiedzi

Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który uzyskał 91-95% poprawnych odpowiedzi

Ocenę dobrą otrzymuje student, który uzyskał 81-90 % poprawnych od-powiedzi

Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który uzyskał 71-80% po-prawnych odpowiedzi

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który uzyskał 60-70% popraw-nych odpowiedzi

Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który uzyskał poniżej 60% poprawnych odpowiedzi

nie dotyczy