Рабочая программа по дисциплине: Модели и методы анализа проектных решений Для специальности: 230102 Автоматизированные системы обработки информации и управления

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Курс: 5 Семестр: 9

Лекции: 30 (час.) Экзамен: 9 семестр

1. 
   Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
   

1. 
   Цель преподавания дисциплины
   

2. 
   Задачи изучения дисциплины
   

3. 
   Перечень разделов (тем) необходимых дисциплин
   
   1. 
      Алгебра и геометрия: методы решения алгебраических уравнений и систем.
      
   2. 
      Вычислительная математика: численные методы решения дифференциальных уравнений и систем; способы аппроксимации исходной зависимости.
      
   3. 
      Физика: теоретическая механика; статика; кинематика; динамика; термодинамика.
      
   4. 
      Информатика: офисные приложения операционной среды.
      
   5. 
      Алгоритмические языки и программирование: базовые конструкции процедурного программирования.
      

2. 
   Содержание дисциплины
   

1. 
   Федеральный компонент
   

2. 
   Лекционные занятия
   

1. 
   Тема 1. Постановка задачи. Краевые условия. Преобразование ММ в ходе решения. Примеры задач с распределенными параметрами. Стационарные и нестационарные задачи. – 2 ч.
   
2. 
   Тема 2. Замена производных конечными разностями. Погрешности аппроксимаций, порядок погрешностей. Устойчивость разностных схем. Учет граничных условий первого и второго рода. Границы неправильной формы. – 4 ч.
   
3. 
   Тема 3. Метод взвешенных невязок. Метод Бубнова-Галеркина. Одновременная аппроксимация дифференциальных уравнений и краевых условий. Естественные краевые условия. Конечные элементы. Глобальные базисные функции. Требования гладкости базисных и весовых функций. Снижение требований к гладкости базисных функций.– 4 ч.
   
4. 
   Тема 4. Получение матрицы жесткости и вектора нагрузок конечного элемента. Ансамблирование конечных элементов. Двумерные задачи. Треугольный и прямоугольный конечный элементы. Бесконечные элементы. Нестационарные задачи. – 4 ч.
   
5. 
   Тема 5. Представление структуры в виде графов и эквивалентных схем. Аналогии между подсистемами. Топологические и компонентные уравнения. – 4 ч.
   
6. 
   Тема 6. Получение топологических уравнений на основе матрицы контуров и сечений. Способы формирования математических моделей систем: обобщенный, табличный, узловой, модифицированный узловой, расширенный узловой, переменных состояния. Модели элементов технических систем в различных базисах. – 4 ч.
   
7. 
   Тема 7. Методы моделирования на основе временного анализа и на основе преобразования Лапласа – 2 ч.
   
8. 
   Тема 8. Моделирование сложных технических объектов – 2 ч.
   

3. 
   Лабораторные занятия
   
   1. 
      Вводное лабораторное занятие: знакомство со справочными системами и информационными ресурсами, а также примерами решения задач – 2 ч.
      
   2. 
      Лабораторная работа 1. Исследование сплошных сред методом конечных разностей – 2 ч.
      
   3. 
      Лабораторная работа 2. Исследование сплошных сред методом конечных элементов – 2 ч.
      
   4. 
      Лабораторная работа 3. Исследование сплошных сред методом конечных элементов – 2 ч.
      
   5. 
      Лабораторная работа 4. Исследование сплошных сред методом конечных элементов – 2 ч.
      
   6. 
      Лабораторная работа 5. Моделирование однородных физических подсистем – 2 ч.
      
   7. 
      Лабораторная работа 6. Моделирование сложных технических объектов – 2 ч.
      
   8. 
      Итоговое лабораторное занятие: систематизация практических навыков, полученных в рамках изучаемой дисциплины – 2 ч.
      

4. 
   Практическая работа
   

5. 
   Курсовая работа
   
   1. 
      Курсовая работа включает в себя анализ, проектирование и реализацию элементов конструкции. Тематика курсовой работы, как правило, связана с научно-исследовательской работой студента.
      
   2. 
      Примерные темы курсовых работ:
      
      1. 
         Расчет балочных конструкций методом конечных элементов.
         
      2. 
         Расчет плоских ферм с помощью метода конечных элементов.
         
      3. 
         Расчет рамных конструкций методом конечных элементов.
         

5. 
   Самостоятельная работа студентов
   
   1. 
      Система MSC.Nastran for Windows 4: изучение базовых возможностей пакета; практическое использование его программной среды для выполнения лабораторных работ – 40 ч.
      

1. 
   Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows. М.: ДМК, 2001. – 446 с.
   
2. 
   Бате Н., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов, М.: Стройиздат, 1982. – 448 с.
   
3. 
   Рычков С.П. Моделирование конструкций в среде MSC.visual NASTRAN для WINDOWS. М.: NT Press, 2004 – 546 с.
   

2. 
   Система ANSYS 9: изучение базовых возможностей пакета; практическое использование его программной среды для выполнения лабораторных работ – 46 ч.
   

1. 
   Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство. М.: УРСС, 2004. – 272 с.
   
2. 
   Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженера: Справочное пособие. М.: Машиностроение, 2004. – 496 с.
   
3. 
   Басов К.А., ANSYS. Справочник пользователя М.: ДМК, 2005. – 639 с.
   

5. 
   Вопросы к экзамену
   
   1. 
      Матричная форма записи основных соотношений теории упругости.
      
   2. 
      Понятия о конечных элементах.
      
   3. 
      Основные этапы практической реализации.
      
   4. 
      Конечные элементы.
      
   5. 
      Построение сетки конечных элементов.
      
   6. 
      Граничные условия в методе К.Э.
      
   7. 
      Точность результатов.
      
   8. 
      Линейный упругий элемент. Матрица жесткости.
      
   9. 
      Матрица жесткости системы упругих элементов.
      
   10. 
       Стержневой элемент. Учет распределенной нагрузки.
       
   11. 
       Произвольное расположение элементов на плоскости.
       
   12. 
       Матрица жесткости для произвольно расположенных в плоскости элементов.
       
   13. 
       Произвольное положение элементов в пространстве. Матрица жесткости.
       
   14. 
       Балочный элемент. Матрица жесткости.
       
   15. 
       Функции формы конечных элементов и матрица жесткости.
       
   16. 
       Линейный плоский треугольный элемент.
       
   17. 
       Квадратичный треугольный элемент.
       
   18. 
       Изгиб пластин.
       
   19. 
       Расчет пластин. Основные процедуры конечно-элементного анализа.
       
   20. 
       Вариационный метод построения матрицы жесткости конечных элементов.
       
   21. 
       Трехмерные элементы.
       
   22. 
       Программное обеспечение МКЭ.
       

5. 
   Оценочные критерии
   

2. 
   Учебно-методические материалы по дисциплине
   
   5. 
      Используемая и рекомендуемая литература
      

1. 
   Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. М., 1986.
   
2. 
   Флетчер К. Численные методы на основе метода Галеркина. М., 1988.
   
3. 
   Бреббия К., Теллес Ж., Вроубел Л. Методы граничных элементов. М., 1987.
   
4. 
   Самарский А.А. Введение в численные методы. М.: Наука, 1982 г.
   

5. 
   Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования. –М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2003г
   
6. 
   Алямовский А.А. SolidWorks/Cosmos Works. Инженерный анализ методом конечных элементов. М.: ДМК, 2004. – 432 с.
   
7. 
   Хог Э., Чой К., Комков В. Анализ чувствительности при проектировании конструкций / Пер. с англ. - М.: Мир, 1988. – 428 с.
   

2. 
   Учебно-методическая (технологическая) карта дисциплины
   

Скачать 112,85 Kb.

оставить комментарий