Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Podstawy MES
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JIS-1-017-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Informatyka Stosowana
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr inż. Wroński Sebastian (wronski@fis.agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Wroński Sebastian (wronski@fis.agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Na zajęciach studenci poznają podstawy metody elementów skończonych oraz nabywają umiejętności jej praktycznego zastosowania do rozwiązywania problemów inżynierskich.

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W009 Student zna i rozumie podstawowe metody aproksymacyjnego rozwiązywania równań różniczkowych IS1A_W01, IS1A_W04 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji
M_W010 Student zna i rozumie podstawy metody elementów skończonych IS1A_W01, IS1A_W04 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności
M_U012 Student potrafi rozwiązać proste problemy inżynierskie wykorzystując metodę elementów skończonych IS1A_U01 Udział w dyskusji,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U013 Student potrafi samodzielnie napisać prosty program wykorzystujący metodę elementów skończonych IS1A_U01 Udział w dyskusji,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U014 Student potrafi od podstaw zbudować model w środowisku obliczeniowym ABAQUS IS1A_U01 Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U015 Student potrafi dokonać analizy wyników obliczeń IS1A_U02, IS1A_U01 Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U016 Student potrafi pracować w zespole IS1A_U01 Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K003 Student umie w sposób przejrzysty zaprezentować rozwiązanie prostego problemu inżynierskiego IS1A_K01 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W009 Student zna i rozumie podstawowe metody aproksymacyjnego rozwiązywania równań różniczkowych + - - - - - - - - - -
M_W010 Student zna i rozumie podstawy metody elementów skończonych + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U012 Student potrafi rozwiązać proste problemy inżynierskie wykorzystując metodę elementów skończonych - - + - - - - - - - -
M_U013 Student potrafi samodzielnie napisać prosty program wykorzystujący metodę elementów skończonych - - + - - - - - - - -
M_U014 Student potrafi od podstaw zbudować model w środowisku obliczeniowym ABAQUS - - + - - - - - - - -
M_U015 Student potrafi dokonać analizy wyników obliczeń - - + - - - - - - - -
M_U016 Student potrafi pracować w zespole - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K003 Student umie w sposób przejrzysty zaprezentować rozwiązanie prostego problemu inżynierskiego - - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

Zagadnienia poruszane na wykładzie :
- Wprowadzenie do metody elementów skończonych (czym jest MES, pojęcie obszaru i elementu skończonego, aproksymacja rozwiązania w elemencie skończonym, Funkcje interpolacyjne, przykład prostej kratownicy – budowa macierzy sztywności, agregacja, wprowadzanie warunków brzegowych)
- Metody aproksymacyjnego rozwiązywania równań różniczkowych (Metoda Ritza, Metoda Rayleigha–Ritza, Metody ważonych rezidów takie jak Metoda kolokacyjna, Metoda najmniejszych kwadratów, Metoda Galerkina)
- Typ elementów skończonych i ich własności Elementy 1D , 2D , 3D, pierwszego i drugiego rzędu.
- MES w zagadnieniach dynamicznych
- Schematy całkowania po czasie
- Równania MES dla zagadnień przewodnictwa ciepła i dyfuzji masy
- Błędy w rozwiązaniach MES
- Zastosowania MES do rozwiązywania problemów inżynierskich

Efekty kształcenia:
- student zna i rozumie podstawowe metody aproksymacyjnego rozwiązywania równań różniczkowych
- student zna i rozumie podstawy metody elementów skończonych

Ćwiczenia laboratoryjne:

W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci będą rozwiązywać proste problemy inżynierskie pisząc własne programy oraz zapoznają się ze środowiskiem obliczeniowym ABAQUS/CAE.

1. Zapoznanie się ze środowiskiem oraz systemem plików w ABAQUS
Efekty kształcenia:
- student potrafi wykonać obliczenia prostego modelu, otworzyć i przeglądać bazę danych wyników oraz zaprezentować wyniki obliczeń w postaci graficznej, – student umie przygotować plik tekstowy z definicją modelu przy użyciu edytora tekstowego oraz środowiska graficznego ABAQUS/CAE,
- student potrafi wykorzystać elementy prętowe w analizach MES,
- student potrafi przeprowadzić analizę statyczną prostego modelu
2. Wykorzystanie elementów powłokowych w analizach 2D
Efekty kształcenia:
- student potrafi wykorzystać elementy powłokowe w analizach 2D,
- student umie zbudować dwuwymiarowy z wykorzystaniem elementów powłokowych
3. Definiowanie materiałów anizotropowych
Efekty kształcenia:
- student potrafi zdefiniować materiał o anizotropowych własnościach
- student potrafi zaprezentować wyniki obliczeń w postaci wykresów
4. Analiza częstotliwościowa
Efekty kształcenia:
- student potrafi w rozwiązać problem drgań własnych w przestrzeni 3D,
- student umie wykonać prostą analizę dynamiczną
5. Modelowanie kontaktu pomiędzy elementami
- student potrafi rozwiązać problem w którym dwa obiekty oddziałują ze sobą,

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 150 godz
Punkty ECTS za moduł 6 ECTS
Udział w wykładach 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 35 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 45 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
Udział w ćwiczeniach projektowych 15 godz
Wykonanie projektu 15 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 10 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Na laboratorium komputerowym studenci zapoznają się z zastosowaniem MES w obliczeniach inżynierskich oraz będą wykonywać projekt, który zostanie zaprezentowany na forum grupy oraz oceniony. Na ostatnich zajęciach odbędzie sie kolokwium. Ocena końcowa będzie obliczana jest jako średnia ważona z kolokwium (z wagą 50%) oraz z projektu (z wagą 50%).

Wymagania wstępne i dodatkowe:

•Umiejętność programowania w języku C/C++
•Znajomość podstaw algebry liniowej (operacje na wektorach i macierzach)
•Znajomość podstaw rachunku różniczkowego i całkowego
•Podstawowa umiejętność posługiwania się programami CAD

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

•Rakowski G., Kacprzyk Z., Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005.
•Skrzat A., Modelowanie liniowych i nieliniowych problemów mechaniki ciała odkształcalnego i przepływów ciepła w programie ABAQUS, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2010
•ABAQUS/STANDARD – podręczniki użytkownika
•Dacko M, Borkowski W., Dobrociński S, Niezgoda T., Wieczorek M., Metoda Elementów Skończonych w mechanice konstrukcji, Arkady, Warszawa 1994
•Łodygowski T., Kąkol K., Metoda elementów skończonych w wybranych zagadnieniach mechaniki konstrukcji inżynierskich, Skrypt Politechniki Poznańskiej, 1994 – Nr 1779

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

S. Wronski, K. Wierzbanowski, B. Bacroix, T. Chauveau, M. Wrobel, Effect of Asymmetric Rolling on the Mechanical Characteristics, Texture and Misorientations in Ferritic Steel, Journal of Central South University of Technology 20 (6) 1443-1455 (2013)

S.Wroński, K.Wierzbanowski, M.Wroński, B.Bacroix, Three dimensional analysis of asymmetric rolling with flat and inclined entry, Archives of Metallurgy and Materials, 59 (2014) 585-591

Informacje dodatkowe:

Nieobecność na zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału i jego zaliczenia w formie ustnej/pisemnej w wyznaczonym przez prowadzącego terminie. Student który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż 2 zajęcia może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości wyrównania zaległości.