Министерство образования и науки Республики Казахстан
Карагандинский государственный технический университет
«Утверждаю»
Председатель Ученого совета,
ректор, академик НАН РК
_______________________
«____» _________ 200___г.
ПРОГРАММА ОБУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ДЛЯ ДОКТОРАНТА
(SYLLABUS)
по дисциплине ММM 7202 «Математическое моделирование в машиностроении»
для PhD докторантов специальности 6D071200 «Машиностроение»
Факультет машиностроительный
Кафедра «Технология машиностроения»
2008
Предисловие
Программа обучения по дисциплине для докторанта – разработана: кандидатом экономических наук, доцентом
Обсуждена на заседании кафедры «Технология машиностроения»
Протокол № _______ от «____»______________200___ г.
Зав. кафедрой ________________
(подпись)
«____»____________200___ г.
Одобрена методическим бюро машиностроительного факультета
Протокол № ________ от «_____»_____________200___ г.
Председатель ________________
(подпись)
«____»____________ 200___ г.
Сведения о преподавателе и контактная информация
– к. э.н., доцент
Кафедра «Технология машиностроения» находится в главном корпусе КарГТУ (Б. Мира, 56), аудитория 334, контактный телефон (56-59-35) доп.1057,
Трудоемкость дисциплины
Семестр | Количество кредитов | Вид занятий | Количество часов СРД | Общее количество часов | Форма контроля | ||||
количество контактных часов | количество часов СРДП | всего часов | |||||||
лекции | практические занятия | лабораторные занятия | |||||||
2 | 3 | - | 45 | - | 135 | 180 | 135 | 315 | экзамен |
Характеристика дисциплины
Дисциплина «Математическое моделирование в машиностроении» входит в цикл базовых дисциплин и ставит целью изучение задач математического проектирования технологических процессов механической обработки деталей; синтез маршрутов обработки; постановки задачи синтеза маршрута обработки; элементы теории графов; аналогии компонентных уравнений; математическое моделирование на микро, макро и метауровнях.
Цель дисциплины
Целью изучения данной дисциплины является углубленное изучение докторантом теории и объективных закономерностей математического моделирования технологических процессов.
Задачи дисциплины
Задачи дисциплины следующие: дать докторанту углубленные знания о теории и объективных закономерностях математического моделирования технологических процессов, их составных элементов; принципиальные основы разработки математической модели; методику разработки математической модели; постановки задачи синтеза маршрута обработки детали. В результате изучения данной дисциплины докторант должен иметь представление:
- об основных направлениях в математическом моделировании технологических процессов;
- о методах математического моделирования;
- об элементах теории графов;
- о постановке задачи синтеза маршрута обработки детали;
- о математическое моделирование на микро, макро и метауровнях.
знать:
- методы математического моделирования технологических процессов;
- последовательность и содержание синтеза маршрута обработки детали;
- теоретические основы математического моделирования технологических процессов;
- методику постановки задачи синтеза маршрута обработки детали с соответствующими ограничениями;
- последовательность математического моделирования технологических процессов на микро, макро и метауровнях.
уметь:
- применять полученные знания в практической работе.
приобрести практические навыки:
- использование знаний по математическому моделированию технологических процессов для изделий как машиностроительной, так и других отраслей промышленности.
Пререквизиты
Для изучения данной дисциплины необходимо усвоение следующих дисциплин (с указанием разделов (тем)):
Дисциплина | Наименование разделов (тем) |
1. Высшая математика | Краевые задачи. Решение дифференциальных уравнений 2-го порядка |
2.Технология конструкционных материалов | Конструкционные материалы и виды термообработки |
3.Теоретическая механика | Ориентация тел в пространстве. Силы и деформация. Детали машин |
4.Информационные технологии в машиностроении | Использование прикладных программных продуктов в машиностроении |
5. Сопротивление материалов | Напряженное состояние круглого и некруглого бруса. Динамические модели |
Постреквизиты
Знания, полученные при изучении дисциплины «Математическое моделирование в машиностроении», используются при освоении следующих дисциплин: Системы автоматизированного проектирования при решении задач в машиностроении, Математические основы исследований Автоматизация производственных технологий с применением CAD/CAM технологий.
Тематический план дисциплины
Наименование раздела, (темы) | Трудоемкость по видам занятий, ч. | ||||
лекции | практические | лабораторные | СРДП | СРД | |
1 Основные понятия и определения в области математического моделирования технологических процессов. Виды и способы проектирования математических моделей технологических процессов | 3 | 18 | 18 | ||
2 Функциональное и морфологическое описание проектируемого объекта | 3 | 18 | 18 | ||
3 Элементы теории графов | 3 | 18 | 18 | ||
4 Моделирование геометрических объектов. Алгебрологические геометрические модели | 3 | 18 | 18 | ||
5 Типичная технологическая задача решаемая, используя функциональные модели. Оптимальные режимы резания, исходя из экстремума целевой функции | 3 | 18 | 18 | ||
6 Математическая модель технического объекта на микроуровне. Уравнение напряженного состояния деталей конструкции. Математическая модель, описывающее напряженное состояние в поперечном сечении однородного стержня | 2 | 12 | 12 | ||
7 Температурное поле в сплошной среде. Краевых условий для решения уравнения теплопроводности и температурного поля в зоне резания | 3 | 18 | 18 | ||
8 Решения приближенных математических моделей на микроуровне. Алгоритм метода сеток. Метод конечных элементов | 3 | 18 | 18 | ||
9 Математическая модель процесса точения (растачивания). Начальные и конечные условия для математической модели процесса точения (растачивания) | 6 | 36 | 36 | ||
10 Математическая модель процесса фрезерования. Начальные и конечные условия для математической модели процесса фрезерования | 6 | 36 | 36 | ||
11 Математическая модель процесса резьбонарезания при наличии крутильных колебаний. Начальные и конечные условия для математической модели процесса фрезерования | 3 | 18 | 18 | ||
12 Аналогии компонентных уравнений | 2 | 12 | 12 | ||
13 Математическая модель технического объекта на макроуровне | 2 | 12 | 12 | ||
14 Математическая модель технического объекта на метауровне | 3 | 18 | 18 | ||
ИТОГО: | 45 | 270 | 270 |
Тематический план самостоятельной работы докторанта с преподавателем
Наименование темы СРДП | Цель занятия | Форма проведения занятия | Содержание задания | Рекомендуемая литература |
1 Основные понятия и определения в области математического моделирования технологических процессов. Виды и способы проектирования математических моделей технологических процессов | Углубление знаний по данной теме | Опрос докторантов по теме | Ознакомление со стандартами ГОСТ 2.101-68, ГОСТ 14.004-83, ГОСТ 3.1109-82, ГОСТ 3.1121-84 | [1,2,3,4] |
2 Функциональное и морфологическое описание проектируемого объекта | Углубление знаний по данной теме | Опрос докторантов по теме. Решение задач согласно выданному заданию | Ознакомление со стандартами ГОСТ 15467-79, ГОСТ 22851-77 Определение показателей качества детали | [1,2,3,4,5] |
3 Элементы теории графов | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Определение схем базирования на деталь в соответствии с ГОСТ 21495-76. Расчет погрешности установки. | [1,2,3,4,5,16] |
4 Моделирование геометрических объектов. Алгебрологические геометрические модели | Углубление знаний по данной теме | Опрос докторантов по теме | Ознакомление со стандартами ГОСТ 25346-89, ГОСТ 25347-82 | [1,2,3,4,5,16] |
5 Типичная технологическая задача решаемая, используя функциональные модели. Оптимальные режимы резания, исходя из экстремума целевой функции | Углубление знаний по данной теме | Опрос докторантов по теме | Ознакомление докторантов с основными погрешностями обработки | [1,2,3,4,5, 10,16] |
6 Математическая модель технического объекта на микроуровне. Уравнение напряженного состояния деталей конструкции. Математическая модель, описывающее напряженное состояние в поперечном сечении однородного стержня | Углубление знаний по данной теме | Опрос докторантов по теме | Ознакомление с методами исследования точности обработки | [3,4,5,6] |
7 Температурное поле в сплошной среде. Краевых условий для решения уравнения теплопроводности и температурного поля в зоне резания | Углубление знаний по данной теме | Опрос докторантов по теме | Ознакомление со стандартами ГОСТ 25142-82 ГОСТ 2789-73 | [2,3,5,10] |
8 Решения приближенных математических моделей на микроуровне. Алгоритм метода сеток. Метод конечных элементов | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Расчет припусков на обработку | [3,4,6,8,9] |
9 Математическая модель процесса точения (растачивания). Начальные и конечные условия для математической модели процесса точения (растачивания) | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Выбор способов получения заготовки | [9,10,11] |
10 Математическая модель процесса фрезерования. Начальные и конечные условия для математической модели процесса фрезерования | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Расчет экономической эффективности вариантов изготовления заготовок | [9,10,11] |
11 Математическая модель процесса резьбонарезания при наличии крутильных колебаний. Начальные и конечные условия для математической модели процесса фрезерования | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Разработка последовательности обработки детали | [1,2,3,4,9] |
12 Аналогии компонентных уравнений | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Разработка последовательности обработки детали | [1,2,3,4,9] |
13 Математическая модель технического объекта на макроуровне | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Разработка последовательности обработки детали | [1,2,3,4,9] |
14 Математическая модель технического объекта на метауровне | Углубление знаний по данной теме | Решение задач согласно выданному заданию. | Разработка последовательности обработки детали | [1,2,3,4,9] |
Темы контрольных заданий для СРД
1 Виды и способы математического моделирования
2 Морфологическое описание проектируемого объекта
3 Функциональное описание проектируемого объекта
4 Элементы теории графов
5 Алгебрологические геометрические модели
6 Рецепторные геометрические модели
7 Математические модели в форме трансцендентного уравнения
8 Математические модели стохастических процессов
9 Типичные технологические задачи решаемые, используя функциональные модели
10 Комплекс условий определяющие оптимальные режимы резания, исходя из экстремума целевой функции
11 Математическая модель технического объекта на микроуровне
12 Уравнение напряженного состояния деталей конструкции
13 Математические модели, описывающие напряженное состояние в поперечном сечении однородного стержня
14 Описание температурного поля в сплошной среде
15 Краевые условия для решения уравнения теплопроводности
16 Краевые условия для решения уравнения процесса точения (растачивания)
17 Способ решения приближенных математических моделей на микроуровне
18 Способ решения приближенных математических моделей на макроуровне
19 Математическая модель процесса точения (растачивания)
20 Математическая модель процесса фрезерования
21 Математическая модель процесса резьбонарезания при наличии крутильных колебаний
22 Фазовые переменные для механической вращательной подсистемы
23 Модель муфты сцепления через элементы типа R, L, C
24 Компоненты аналогий типа R, L, C для механической поступательной подсистемы
25 Эквивалентные схемы подсистем
26 Описание сложных объектов на метауровне
27 Алгоритм составления структурной схемы для решения задач математического моделирования на метауровне
Критерии оценки знаний докторантов
Экзаменационная оценка по дисциплине определяется как сумма максимальных показателей успеваемости по рубежным контролям (до 60%) и итоговой аттестации (экзамен) (до 40%) и составляет значение до 100% в соответствии с таблицей.
Оценка по буквенной системе | Цифровые эквиваленты буквенной оценки | Процентное содержание усвоенных знаний | Оценка по традиционной системе |
А А- | 4,0 3,67 | 95-100 90-94 | Отлично |
В+ В В- | 3,33 3,0 2,67 | 85-89 80-84 75-79 | Хорошо |
С+ С С- D+ D- | 2,33 2,0 1,67 1,33 1,0 | 70-74 65-69 60-64 55-59 50-54 | Удовлетворительно |
F | 0 | 0-49 | Неудовлетворительно |
Оценка «А» (отлично) выставляется в том случае, если докторант в течение семестра показал отличные знания по всем программным вопросам дисциплины, а также по темам самостоятельной работы, регулярно сдавал рубежные задания, проявлял самостоятельность в изучении теоретических и прикладных вопросов по основной программе изучаемой дисциплины, а также по внепрограммным вопросам.
Оценка «А-» (отлично) предполагает отличное знание основных законов и процессов, понятий, способность к обобщению теоретических вопросов дисциплины, регулярную сдачу рубежных заданий по аудиторной и самостоятельной работе.
Оценка «В+» (хорошо) выставляется в том случае, если докторант показал хорошие и отличные знания по вопросам дисциплины, регулярно сдавал семестровые задания в основном на «отлично» и некоторые на «хорошо».
Оценка «В» (хорошо) выставляется в том случае, если докторант показал хорошие знания по вопросам, раскрывающим основное содержание конкретной темы дисциплины, а также темы самостоятельной работы, регулярно сдавал семестровые задания на «хорошо» и «отлично».
Оценка «В-»(хорошо) выставляется докторанту в том случае, если он хорошо ориентируется в теоретических и прикладных вопросах дисциплины как по аудиторным, так и по темам СРД, но нерегулярно сдавал в семестре рубежные задания и имел случаи пересдачи семестровых заданий по дисциплине.
Оценка «С+» (удовлетворительно) выставляется докторанту в том случае, если он владеет вопросами понятийного характера по всем видам аудиторных занятий и СРД, может раскрыть содержание отдельных модулей дисциплины, сдает на «хорошо» и «удовлетворительно» семестровые задания.
Оценка «С» (удовлетворительно) выставляется докторанту в том случае, если он владеет вопросами понятийного характера по всем видам аудиторных занятий и СРД, может раскрыть содержание отдельных модулей дисциплины, сдает на «удовлетворительно» семестровые задания.
Оценка «С-» (удовлетворительно) выставляется докторанту в том случае, если студент в течение семестра регулярно сдавал семестровые задания, но по вопросам аудиторных занятий и СРД владеет только общими понятиями и может объяснить только отдельные закономерности и их понимание в рамках конкретной темы.
Оценка «D+» (удовлетворительно) выставляется докторанту в том случае, если он нерегулярно сдавал семестровые задания, по вопросам аудиторных занятий и СРД владеет только общими понятиями и может объяснить только отдельные закономерности и их понимание в рамках конкретной темы.
Оценка «D-» (удовлетворительно) выставляется докторанту в том случае, если он нерегулярно сдавал семестровые задания, по вопросам аудиторных занятий и СРД владеет минимальным объемом знаний, а также допускал пропуски занятий.
Оценка «F» (неудовлетворительно) выставляется тогда, когда докторант практически не владеет минимальным теоретическим и практическим материалом аудиторных занятий и СРД по дисциплине, нерегулярно посещает занятия и не сдает вовремя семестровые задания.
Рубежный контроль проводится на 7-й и 14-й неделях обучения и складывается исходя из следующих видов контроля:
Вид контроля | %-ое содержание | Академический период обучения, неделя | Итого, % | ||||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |||
Тест | 5 | * | 5 | ||||||||||||||
Выполнение контрольной работы | 10 | * | * | 20 | |||||||||||||
Практические работы | 5 | ** | * | * | * | * | * | * | 35 | ||||||||
Экзамен | 40 | ||||||||||||||||
Модули | 30 | 30 | 60 | ||||||||||||||
Итого | 100 |
Политика и процедуры
При изучении дисциплины «Математическое моделирование в машиностроении» прошу соблюдать следующие правила:
1. Не опаздывать на занятия.
2. Не пропускать занятия без уважительной причины, в случае болезни прошу представлять справку, в других случаях – объяснительную записку.
3. Отрабатывать пропущенные занятия независимо от причины пропусков.
4. Активно участвовать в учебном процессе.
5. Быть терпимыми, открытыми, откровенными и доброжелательными к сокурсникам и преподавателям.
Учебно-методическая обеспеченность дисциплины
Ф. И.О. автора | Наименование учебно-методической литературы | Издательство, год издания | Количество экземпляров | |
в библиотеке | на кафедре | |||
Основная литература | ||||
, под ред. | Математическое моделирование технических объектов | М.: Высшая школа.,1986 | 12 | - |
, Под ред. | Автоматизация конструкторского и технологического проектирования | М.: Высшая школа.,1986 | 12 | - |
. | Вибрации при обработке лезвийным инструментом | Л.: МашиностроениеЛенингр. Отделение,1986 | 10 | - |
Статистические методы исследования режущего инструмента | М.: Машиностроение, 1974 | 10 | - | |
, , и др. Под ред. . | Сборник примеров и задач | М.: Высшая школа.,1986 | 2 | - |
. | Оптимизация процессов резания | М.: Машиностроение,1976 | 10 | - |
. | Теория управления движением | - М.: Наука, 1968 | 10 | 1 |
Р. Дорф, Р Бишоп. Пер. с англ. | Современные системы управления | - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009 | - | 1 |
, , и др. | Автоматизированное проектирование следящих приводов и их элементов | М.: Энергоатомиздат, 1980 | 20 | - |
Под ред. . | Алгоритмы оптимизации проектных решений | М.: Энергия,1976 | 60 | 2 |
, , и др. | Диалоговое проектирование технологических процессов | М.: Машиностроение,1983. | 15 | 1 |
Дополнительная литература | ||||
1. : | Основы технологии машиностроения | - М.: Высш. шк., 2001. -591с | 7 | 1 |
2. , , и др.; Под ред. . | Основы технологии машиностроения Расчеты экономической эффективности новой техники. | М.: Машиностроение, 1977. -416с | 4 | 2 |
3.: , , и др. Под ред. , . | Справочник технолога-машиностроителя | М.: Машиностроение, 1985. -656с. | 14 | 2 |
Вопросы для самоконтроля
1 Виды и способы математического моделирования
2 Морфологическое описание проектируемого объекта
3 Функциональное описание проектируемого объекта
4 Элементы теории графов
5 Алгебрологические геометрические модели
6 Рецепторные геометрические модели
7 Математические модели в форме трансцендентного уравнения
8 Математические модели стохастических процессов
9 Типичные технологические задачи решаемые, используя функциональные модели
10 Комплекс условий определяющие оптимальные режимы резания, исходя из экстремума целевой функции
11 Математическая модель технического объекта на микроуровне
12 Уравнение напряженного состояния деталей конструкции
13 Математические модели, описывающие напряженное состояние в поперечном сечении однородного стержня
14 Описание температурного поля в сплошной среде
15 Краевые условия для решения уравнения теплопроводности
16 Краевые условия для решения уравнения процесса точения (растачивания)
17 Способ решения приближенных математических моделей на микроуровне
18 Способ решения приближенных математических моделей на макроуровне
19 Математическая модель процесса точения (растачивания)
20 Математическая модель процесса фрезерования
21 Математическая модель процесса резьбонарезания при наличии крутильных колебаний
22 Фазовые переменные для механической вращательной подсистемы
23 Модель муфты сцепления через элементы типа R, L, C
24 Компоненты аналогий типа R, L, C для механической поступательной подсистемы
25 Эквивалентные схемы подсистем
26 Описание сложных объектов на метауровне
27 Алгоритм составления структурной схемы для решения задач математического моделирования на метауровне
