Центр дистанционного обучения КнАГУ

Distance Education Center of KnASU

Численные методы решения инженерных задач в кораблестроении

Аннотация

Курс направлен на формирование теоретических знаний и практических умений по расчету инженерных задач численными методами, приобретение студентами основных знаний о принципах построения математических и физических моделей, изучение метода конечных элементов применительно к анализу напряженно-деформированного состояния инженерных конструкций.

О курсе

Курс посвящен

Курс дает представление студентам об основах численных методов применительно к области инженерной механики. В курсе рассмотрены только три группы численных методов: сеточные методы, конечно-элементные методы и гранично-элементные методы. Выбор этих методов определен тем, что все они имеют в своей основе некоторые общие идеи.

 

Цель

курса

Формирование у студентов основных знаний о принципах построения математических и физических моделей, изучение численных методов применительно к анализу напряженно-деформированного состояния инженерных конструкций.

Задачи

курса

- ознакомить студентов с теоретическими знаниями о численных методах, позволяющих анализировать результаты напряженно-деформированного состояния конструкции;

- научить студентов использовать возможности программного обеспечения для решения задач стержневых и оболочечных моделей;

- научить студентов в практической деятельности принимать меры по улучшению (модернизации) конструкции.

Основные

разделы

курса

Основные понятия о численных методах. Сеточные методы. Метод конечных элементов.


Учись делать всё вовремя и будешь доволен результатом!

Расписание курса

Модуль 1 : Основные понятия о численных методах.

Основные сведения о численных методах, применяемых в кораблестроении

  • Необходимость и место использования матричного аппарата(Домашнее задание)

  • Основные понятия и причины использования численных методов(Видеолекция)

  • Словарь терминов (Дополнительный материал)

Модуль 2 : Сеточные методы.

Метод коллокаций

  • Основные зависимости метода коллокаций(Традиционная лекция)

  • Основные зависимости метода коллокаций(Домашнее задание)

  • Расчёт призматической балки(Практическая работа)

Метод конечных разностей

  • Конечные разности. Численное дифференцирование(Электронный учебник)

  • Конечные разности. Численное дифференцирование(Домашнее задание)

  • Процедура метода сеток(Домашнее задание)

  • Процедура метода сеток(Электронный учебник)

  • Определение напряженно-деформированного состояния балки(Практическая работа)

  • Тест(Рубежный тест)

  • Сопоставление метода коллокаций и метода сеток(Практическая работа)

Модуль 3 : Метод конечных элементов.

Вводные понятия МКЭ

  • Основные операции в процедуре МКЭ(Домашнее задание)

  • Основные операции в процедуре МКЭ(Учебное пособие)

  • Этапы развития МКЭ (Дополнительный материал)

Теоретические основы МКЭ

  • Типы КЭ. Матрица жесткости. Матрица усилий(Учебное пособие)

  • Типы КЭ. Матрица жесткости. Матрица усилий(Домашнее задание)

  • Решение стержневой конструкции МКЭ(Практическая работа)

Особенности и практические возможности МКЭ

  • Погрешности дискретизации и округления. Оценка устойчивости счёта(Традиционная лекция)

  • Погрешности дискретизации и округления. Оценка устойчивости счёта(Домашнее задание)

  • Тест(Рубежный тест)

Дополнительный материал

  • Решение задачи о вынужденных гармонических колебаниях (Дополнительный материал)

Модуль 4 : Итоговая работа.

Итоговый тест

  • Итоговый тест(Рубежный тест)

Расчетно-графическая работа

  • Определение напряженно-деформированного состояния балки сеточными методами и методом конечных элементов (Расчетно-графическая работа)

Информационные ресурсы

Основная литература

1 Котович, А. В. Решение задач теории упругости методом конечных элементов : учеб. пособие/ А. В. Котович, И. В. Станкевич – Москва : Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана, 2012. – 112 c. // IPRbooks : электронно-библиотечная система. – URL: http://www.iprbookshop.ru/31229.html. (дата обращения 10.12.2020). – Режим доступа: по подписке.

2 Юрчук, С. Ю. Методы математического моделирования : учеб. пособие / С. Ю. Юрчук. – Москва : Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 2018. – 96 с. //Znanium.com : электронно-библиотечная система. – URL: https://znanium.com/catalog/product/1230529 (дата обращения: 14.01.2021). – Режим доступа: по подписке.

3 Волков, Е. А. Численные методы : учеб. пособие / Е. А. Волков. – 3-е изд., испр. – СПб. : Лань, 2004. – 249 с.

 Дополнительная литература

1 Денежкина, И. Е. Численные методы : курс лекций : учеб. пособие / И. Е. Денежкина. – М. : Финансовая академия, 2004. – 112 с. // Znanium.com : электронно-библиотечная система. – URL: http://www.znanium.com/catalog.php (дата обращения 10.12.2020). – Режим доступа: по подписке.

2 Холопов, И. С. Расчет плоских конструкций методом конечного элемента : учебное пособие / И. С. Холопов, И. В. Лосева. – Саратов : Самарский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2014. – 102 c. // IPRbooks : электронно-библиотечная система. – URL: http://www.iprbookshop.ru/43399.html (дата обращения 10.12.2020). – Режим доступа: по подписке.

3 Шевченко, А. С. Лабораторный практикум по численным методам : практикум / А.С. Шевченко - Москва : НИЦ ИНФРА-М, 2018. – 199 с. // Znanium.com : электронно-библиотечная система. – URL: https://znanium.com/catalog/product/966104 (дата обращения: 12.01.2021). – Режим доступа: по подписке.

4 Решение инженерных задач в пакете MathCAD : учеб. пособие / Ю. Е. Воскобойников [и др.]. – Новосибирск : Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин), 2013. – 121 c.  // IPRbooks : электронно-библиотечная система. – URL: http://www.iprbookshop.ru/68838.html (дата обращения 10.12.2020). – Режим доступа: по подписке.

5 EqWorld. Мир математических уравнений : сайт. – Москва, 2017. – URL: http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/mathematics/numerics.htm (дата обращения: 08.01.2021).

6 Математический портал. Занятия по высшей математике : сайт. – Киев, 2021. – URL: http://mathportal.net/index.php/linejnaya-algebra/matritsy-dejstviya-s-matritsami (дата обращения: 08.01.2021).

Дополнительный инструментарий

- Для выполнения практических работ необходимо установить программное обеспечение MathCAD 11 и новее. Скачать программу можно по адресу https://www.mathcad.com/en/academic.

- Для выполнения тестов на компьютере должен быть установлен Adobe Flash Player 11 или новее.

Оценивание и документы

Правила Формирования оценки

Курс предполагает выполнение следующих заданий:

Наименование оценочного средства

Шкала оценивания

1

Домашнее задание (7 работ)

5 баллов

2

Практическая работа (6 работ)

5 баллов

3

Рубежный тест (3 работы)

5 баллов

4

Расчетно-графическая работа

20 баллов

Система оценивания

Максимальное количество баллов за курс – 100.

Пороговый (минимальный) уровень для аттестации в форме зачета – 75 баллов.

Для выполнения и публикации каждого задания определены сроки выполнения. В случае, если работа опубликована с нарушением сроков, за каждый день опоздания снимается по 0,1 балла.

Направления подготовки

  • 26.03.02 Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры



Модулей 4

Часов 108

Недель 16

Часов в неделю 2

КнАГУ

Комсомольский-на-Амуре Государственный Университет