МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ И МЕХАНИКИ (ЭнМИ)
________________________________________________________________________________

Направление подготовки: 151600 Прикладная механика

Профиль(и) подготовки: Динамика и прочность машин, приборов и аппаратуры

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ КОНСТРУКЦИЙ НА ЭВМ"

Цикл:

общенаучный

Часть цикла:

вариативная по выбору

№ дисциплины по учебному плану:

М1.5.1

Часов (всего) по учебному плану:

144

Трудоемкость в зачетных единицах:

4

10 семестр

Лекции

18 час

10 семестр

Практические занятия

18 час

10 семестр

Лабораторные работы

Не предусмотрены

Расчетные задания, рефераты

36 часов самостоятельной работы

10 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

108 час

Экзамены

Нет

Курсовые проекты (работы)

Не предусмотрены

Москва - 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение основных положений инженерных расчетов конструкций на ЭВМ применительно к расчету на прочность технических систем, необходимых в профессиональной деятельности по выбранному профилю.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

    правильно воспринимать, анализировать и обобщать исходную информацию, ставить цель и находить пути её достижения (ОК-1); осознавать социальную значимость своей профессии (ОК-7); анализировать и критически оценивать риски в своей предметной области, связанные с проблемами экологии и безопасности (ОК-12).

Задачами дисциплины являются:

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?
    познакомить обучающихся с основными положениями численных методов решения задач механики сплошных сред. познакомить обучающихся с применением метода конечных элементов к решению различных инженерных задач (теплопроводности, строительной механики и механики сплошных сред, гидроупругости, электрических цепей). научить обоснованно применять модели и методы решения к различным типам технических объектов, обосновывать прочность конструкций на различных этапах жизненного цикла изделия (при проектировании, изготовлении, эксплуатации, реконструкции, продлении срока службы, консервации). познакомить обучающихся с современными вычислительными программами, реализующих метод конечных элементов, по определению параметров деформирования конструкций (напряжений, деформаций, перемещений, частот и форм колебаний, скоростей, ускорений, критических нагрузок и форм потери устойчивости, параметров механики разрушения).

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла M.2 основной образовательной программы подготовки магистров по профилю «Динамика и прочность машин, приборов и аппаратуры» направления 151600 Прикладная механика.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Информационные технологии», «Высшая математика», «Аналитическая динамика и теория колебаний».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать

·  основные положения и методы инженерного анализа конструкций и возможность применения этих знаний в профессиональной деятельности с привлечением необходимого физико-математического аппарата (ПК-1);

    современные тенденции развития методов численного решения задач прочности конструкций, новейшие методы и сопутствующие математические методы (ПК-2);

Уметь

    критически анализировать современные проблемы прикладной механики с учетом мировых тенденций развития техники и технологий, самостоятельно ставить цель исследования и определять пути её достижения (ПК-3); использовать современные математические программные средства, в том числе компьютерной математики, для инженерного анализа прочности конструкций (ПК-4); самостоятельно разрабатывать математические и конечно-элементные компьютерные модели конструкций, применяемых в различных отраслях промышленности (ПК-5).

Владеть

·  навыками оценки прочности элементов оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПК-6).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144 часов.

№

п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)

лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Введение в теорию метода конечных элементов

14

9

2

2

10

2

Проблемные задачи механики

28

9

4

4

20

3

Нестационарное термомеханическое состояние

44

9

4

4

36

Защита реферата

4

Метод подконструкций

28

9

4

4

20

Контрольная работа

5

Нелинейные задачи

28

9

4

4

20

Зачет

2

9

--

--

--

2

Защита расчетного задания

Экзамен

--

--

--

--

--

--

Итого:

144

18

18

108

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1. Введение в теорию метода конечных элементов (2)

1.1. Обобщение понятия конечного элемента. Различные подходы к методу конечных элементов. Критерии сходимости. Метод конечных элементов в форме метода перемещений. Системы координат, их взаимная ориентация. Понятие жёсткости конечного элемента. Матрица жёсткости, её свойства, ансамблирование. Учет граничных перемещений. Математические модели расчета конструкции.

1.2. Применение метода конечных элементов к решению различных инженерных задач (теплопроводности, строительной механики, гидроупругости, гидродинамики, электрических цепей).

1.3. Обзор преимуществ и проблем метода конечных элементов. Основные тенденции развития и требования к программному обеспечению метода конечных элементов. Понятие о современных программных комплексах на основе метода конечных элементов.

2. Проблемные задачи механики (4)

2.1. Линейное статическое напряженное состояние.

2.2. Расчет на устойчивость (бифуркационная постановка).

2.3 Применение метода конечных элементов к решению задач динамики. Уравнения движения. Построение матриц инерции. Частоты и формы собственных колебаний.

2.4 Линейно-спектральный анализ метод расчета динамического отклика при сейсмических воздействиях.

2.5 Нормативные оценки прочности элементов конструкций атомных энергетических установок.

3. Нестационарное термомеханическое состояние (4)

3.1. Стационарная теплопроводность.

3.2. Нестационарная теплопроводность.

3.3. Термомеханическое состояние.

4. Метод подконструкций (4)

4.1. Задачи статики.

4.2. Задачи динамики.

5. Нелинейные задачи (4)

5.1. Физические, геометрические и конструктивные нелинейности.

5.2 Физически нелинейные задачи.

5.3 Геометрически нелинейные задачи.

5.4 Статика и динамика конструкций с зазорами.

4.2.2. Практические занятия

Разработка конечно-элементных моделей.

Примеры расчета параметров деформирования пространственных рамных конструкций.

Примеры расчета концентрации напряжений в пластинах с отверстиями.

Расчеты напряженно-деформированного состояния сосуда давления в осесимметричной постановке. Оценки статической прочности.

Расчеты параметров деформирования сосудов давления в 3D.

Термомеханический расчет трубы.

Термомеханический расчет разъемного соединения.

Бросок «холодной» воды на сосуд под давлением.

Расчеты на прочность при сейсмических воздействиях.

7. Расчет параметров деформирования подкрепленных пластин и оболочек.

4.3. Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены

4.4. Расчетные задания

1. Расчет напряженно-деформированного состояния пространственной рамной конструкций с поперечным сечением в виде двутавра.

2. Расчет концентрации напряжений в пластинах с эллиптическим отверстием.

3. Расчеты напряженно-деформированного состояния сосуда под давлением в осесимметричной постановке.

4 Расчеты параметров деформирования сосудов под давлением в 3D.

5 Термомеханический расчет толстой трубы.

6 Бросок «горячего» пара на сосуд под давлением.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в традиционной форме.

Практические занятия проводятся в компьютерном классе.

Самостоятельная работа включает выполнение расчетного задания, подготовку к контрольной работе, оформление реферата, подготовку к защите расчетного задания, подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, устный опрос, защита реферата, защита расчетного задания.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как среднее арифметическое из оценки за расчетное задание и контрольную работу.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература

а) основная литература:

1 Численные методы анализа и метод конечных элементов.

М.: Стройиздат, 1982.

2 Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.

3 Многоцелевой универсальный комплекс расчёта параметров деформирования оборудования и трубопроводов CAN 2.2. Комплексный анализ. Книги 1,с.

4 Нормы расчёта на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. ПН АЭ Г. М., «Энергоатомиздат», 19с.

б) дополнительная литература:

1 Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трех томах. Изд. Машиностроение, М. 1968.

2 , Михеева теплопередачи. М., «Энергия», 1977.

3 Лыков  теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967.

4 Коэффициенты концентрации напряжений. Графики и формулы для расчета конструктивных элементов на прочность. – М.: Мир, 1977.

5 НП-068-05. Трубопроводная арматура для атомных станций. Общие технические требования, 2006г.

6 Марочник сталей и сплавов. М.: Машиностроение, 1989. –640 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Учебные версии программных комплексов CAN, ANSYS, NASTRAN, MATHCAD, MAPLE.

Профессиональные версии программных комплексов MATLAB, MICROFE, GRAPHER, SURFER.

www. ; www. *****.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо выделить часы для работы студентов в компьютерном классе.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 151600 «Прикладная механика» и профилю Динамика и прочность машин, приборов и аппаратуры.

.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

Д. т.н., профессор

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой

к. т.н., доцент