Общая характеристика основной образовательной программы (стр. 5 )

Кроме того, специалисту в области инженерного компьютерного анализа лазерных технологий обработки материалов необходимо понимание

принципов построения физических и математических моделей процессов лучевой обработки материалов, методов решения уравнений, описывающих процессы транспортировки электронных пучков в плазме, методов решения уравнений, описывающих транспортировку лазерного излучения в различных средах, методов решения уравнений, описывающих процессы межфазного тепломассообмена при лучевом воздействии на материалы, методов анализа фазовых превращений в материалах при воздействии концентрированных потоков излучения. Методов анализа стабильности процессов лучевой обработки.

Содержание курса посвящено рассмотрению всех перечисленных вопросов с большей или меньшей степенью подробности.

Механика оболочек и конструкционная прочность

Оболочки и пластины составляют весьма обширный класс тонкостенных конструкций. Формы объектов, включаемых в него, чрезвычайно разнообразны, точно так же велико число областей техники, в которых они встречаются: в машиностроении это корпуса всевозможных машин, улитки турбин; в приборостроении – гибкие упругие элементы (сильфоны, мембраны, в том числе гофрированные, тарельчатые пружины); в гражданском и промышленном строительстве – покрытия и перекрытия, пандусы, навесы и козырьки; в кораблестроении – корпуса судов, сухих и плавучих доков; в авиастроении – фюзеляжи и крылья самолетов; в ракетостроении – корпуса ракет; в подвижном составе железных дорог – кузова вагонов, цистерны, несущие конструкции локомотивов; в других видах наземного транспорта – кузова автомобилей, тракторов; в мостостроении – плиты проезжей части, кессоны, опускные колодцы, сваи-оболочки; в тоннелестроении и, в частности, в метростроении – обделка тоннелей; в гидротехническом (энергетическом) строительстве – арочные и арочные контрфорсные плотины, затворы; в промышленной аппаратуре – всевозможные емкости (аппаратура химических и ряда других производств), резервуары, бункера; в котлостроении – котлы; в трубопроводах – трубы, компенсаторы и т. п.

Как правило, во всех перечисленных конструкциях тонкостенная часть подкреплена ребрами в одном или двух направлениях (например, набор в корпусах судов и фюзеляжах самолетов) и имеет разнообразные отверстия, люки, утолщения, подкрепления краев отверстий. Тонкостенная часть имеет порой весьма сложную форму, представляя иногда комбинацию так или иначе сочлененных тонкостенных элементов.

Непростыми бывают в ряде случаев условия опирания элементов и соединения их между собой. К тому же следует иметь в виду разнообразие воздействий, испытываемых рассматриваемыми конструкциями (различные силовые и тепловые воздействия как статические, так и динамические), а также большую гамму свойств материалов, из которых они выполнены. Наряду со сложностью форм и воздействий тонкостенные конструкции, как правило, отличаются еще и тем, что к ним предъявляются жесткие требования в отношении сочетания надежности и легкости. Вот почему расчет таких конструкций исключительно ответственен; вместе с тем он достаточно (а иногда очень) сложен. Этими обстоятельствами и объясняется то большое внимание, которое уделяется теории тонкостенных систем, методам их расчета и численной их реализации. Следует, однако, иметь в виду, что теория оболочек даст возможность вычислить, в конечном счете, только так называемые номинальные напряжения.

Следует обратить внимание студентов на то, что вблизи мест соединения оболочек, вблизи других мест резкого изменения формы оболочек имеет место значительная концентрация напряжений. Теория оболочек не может дать ответов на то, как можно вычислить эту концентрацию напряжений. Здесь необходимо привлечение методов теории упругости. Для чего же тогда нужна теория оболочек? Она доставляет более или менее правдоподобные значения номинальных напряжений, которые решающим образом необходимы при расчете указанных мест методами теории упругости, а говоря точнее, методами вычислительной механики и теории упругости.

В современных условиях все возрастающее значение приобретают задачи определения технического состояния материалов и конструкций, как проектируемых, так и находящихся в эксплуатации, оценки ресурса и остаточного ресурса разработки методической основы поддержания целесообразной надежности конструкций.

Данная дисциплина - специальная дисциплина, в которой рассматриваются теоретические и экспериментальные основы методов оценки прочности и жёсткости конструкций с одновременным учетом требований экономичности в условиях статического и динамического нагружений.

Из множества целей и задач дисциплины укажем важнейшие. С помощью этой дисциплины студент вводится в круг инженерных понятий, которые необходимы для расчётов на прочность, устойчивость и жёсткость конструкций и материалов при различных воздействиях. Этот курс имеет самостоятельное применение в инженерной практике, потому что представленная в нем система оценок механической надёжности вполне достаточна для решения проблемы целиком применительно к конструкционным элементам машин.

Дисциплина опирается на фундаментальные дисциплины: высшая математика, физика; общеинженерные дисциплины: сопротивление материалов и теоретическая механика; специальные дисциплины: механика деформируемого твердого тела, теория колебаний и устойчивость, вычислительная механика, теория пластичности, механика разрушения.

Методика изучения курса предусматривает лекции, лабораторные занятия, индивидуальные занятия.

Студент подготавливается к инженерной деятельности, обеспечивая с одной стороны получение знаний в области выбора материалов деталей, в том числе в процессе их эксплуатации, с другой – в области прочностных расчетов применительно к различным видам эксплуатационных нагрузок, которые детали оборудования испытывают в процессе эксплуатации. Задачей этого курса является углубление и практическая направленность знаний, полученных на младших курсах в процессе изучения курсов «Сопротивление материалов». Обучающиеся знакомятся с действующей нормативной документацией (ГОСТы, ОСТы, отраслевые РД и инструкции).

Учебная практика

Целью дисциплины "Учебная практика" является ознакомление студентов с научной литературой, отражающей современное состояние и перспективы развития научных исследований и практических разработок по избранной теме, а также с результатами конкретных проектов, выполняемых в научных группах кафедры. 

Научно-исследовательская работа

Область профессиональной деятельности магистров включает:

теоретическое, компьютерное и экспериментальное исследование научно-технических проблем и решение задач прикладной механики - задач динамики, прочности, устойчивости, рациональной оптимизации, долговечности, ресурса, живучести, надежности и безопасности машин, конструкций, композитных структур, сооружений, установок, агрегатов, оборудования, приборов и аппаратуры и их элементов;

применение информационных технологий, современных систем компьютерной математики, технологий конечно-элементного анализа и вычислительной гидрогазодинамики, наукоемких компьютерных технологий - программных систем компьютерного проектирования (систем автоматизированного проектирования, САПР; CAD-систем, Computer-Aided Design), программных систем инженерного анализа и компьютерного инжиниринга (CAE-систем, Computer-Aided Engineering), применение передовых технологий "Simulation-Based Design" (компьютерного проектирования конкурентоспособной продукции, основанного на интенсивном применении многовариантного конечно-элементного моделирования) и "Digital Mock-Up" (технологии разработки цифровых прототипов на основе виртуальных, цифровых трехмерных моделей изделия и всех его компонентов, позволяющих исключить из процесса разработки изделия создание дорогостоящих натурных моделей-прототипов и позволяющих "измерять" и моделировать любые характеристики объекта в любых условиях эсплуатации).

Цели изучения дисциплины "Научно-исследовательская работа" направлены на проведение студентами индивидуальных НИР, связанных с подготовкой магистерских диссертаций. 

Производственная практика

Целью дисциплины "Производственная практика" является привлечение студентов к работе над конкретными проектами, выполняемыми в научных группах на кафедре "Механика и процессы управления" и в других организациях, имеющих с кафедрой соглашение о сотрудничестве

Преддипломная практика

Целью дисциплины "Преддипломная практика" является апробация магистерских диссертаций, выполняемых в научных группах на кафедре "Механика и процессы управления" и в других организациях, имеющих с кафедрой соглашение о сотрудничестве

Профессорско-преподавательский персонал

Реализация основной образовательной программы по профилю “Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг” направления подготовки 15.03.03 «Прикладная механика» обеспечена научно-педагогическими кадрами, имеющими базовое образование, соответствующее направлению подготовки, ученую степень или опыт деятельности в соответствующей профессиональной сфере и систематически занимающимися научно - образовательной / исследовательской / инновационной / методической деятельностью.

Реализацию профиля подготовки “Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг” обеспечивают 80% преподавателей, имеющих ученые степени кандидата или доктора наук и ученые звания. Преподаватели имеют публикации в реферируемых отечественных и зарубежных научных журналах, трудах национальных и международных конференций, симпозиумов по профилю бакалавриата, как правило, не менее одного раза в пять лет проходят повышение квалификации в ведущих научных центрах, институтах РАН, отечественных и зарубежных университетах, высокотехнологичных фирмах.

Профессорско-преподавательский состав кафедры “Механика и процессы управления”, принимающий участие в реализации профиля подготовки “Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг”: чл.-корр. РАН, зав. каф., проф., д. ф.-м. н. , заслуженный деятель науки РФ, проф., д. ф.-м. н. , зам. зав. каф., проф., к. т.н. , проф., д. т.н. , асс. , проф., д. ф.-м. н. , асс. , д. ф.-м. н. , асс. , асс. , асс. , доц., к. т. н., асс. , доц., к. т.н. , доц., к. ф.-м. н. , проф., д. ф.-м. н. , доц., к. т.н. , проф., к. т.н. , доц., к. т.н. , проф., д. ф.-м. н. , доц., к. т.н. , доц., к. ф.-м. н. , проф. д. т.н. , зав. каф. “Сопротивление материалов”, проф. д. т.н. .

Возможные места практики

Практики проводятся в НИИ, КБ и в Инжиниринговом центре «Центр компьютерного инжиниринга» (ИЦ ЦКИ) НИУ СПбПУ , в научно-технических фирмах, промышленных предприятиях, обладающих необходимым кадровым и научно-техническим потенциалом, или на кафедрах и в лабораториях СПбПУ.

Лаборатории и оборудование

Кафедра “Механика и процессы управления” располагает современной материально-технической базой, обеспечивающей проведение всех видов дисциплинарной, меж - и мультидисциплинарной подготовки, лабораторной, практической и научно-исследовательской работы в рамках профиля “Вычислительная механика и компьютерный инжиниринг”:

·  компьютерные классы, обеспечивающие выход в Интернет и оснащенные современной вычислительной техникой;

·  высокопроизводительные вычислительные системы (около 50-ти современных многоядерных компьютеров; суперкомпьютер CRAY CX1 96 ядер / 192 Гб / (4+9) Тб ;

·  бессрочные коммерческие и академические лицензионные CAD/CAE-системы, включая многопроцессорные версии – Autodesk, SolidWorks, Solid Edge, NX CAD, CATIA, Pro/ENGINEER, SpaceClaim; ANSYS MultiPhysics (Structural, Thermal, Mechanical, Emag, СFD / CFX, Fluent, ICEM CFD, Autodyne и др.), DS SIMULIA/Abaqus (CAE, Explicit и др.), NX CAE (Nastran, Advanced Non-Linear и др.), LS-DYNA, MSC. Software (ADAMS, Patran, Nastran, Marc и др.), ANSA, HyperWorks, Moldex3D, ProCAST, SYSWELD, DIGIMAT, Simpleware, COADE, а также другое программное обеспечение;

Информационно-методическое обеспечение

Фундаментальная библиотека СПбПУ, библиотека кафедры, а также электронные и ИНТЕРНЕТ-ресурсы позволяют полностью выполнить требования ФГОС ВО.