Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Projektowanie mechatroniczne
Course of study:
2019/2020
Code:
RIME-2-202-WM-s
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Wytwarzanie mechatroniczne
Field of study:
Mechatronic Engineering
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Pieczonka Łukasz (lukasz.pieczonka@agh.edu.pl)
Module summary

W ramach tego modułu dydaktycznego omawiany jest proces wspomaganego komputerowo projektowania urządzeń i systemów mechatronicznych. W ramach części wykładowej studenci poznają kontekst oraz podstawy teoretyczne narzędzi wspomagania komputerowego procesu projektowania mechatronicznego. W części laboratoryjnej studenci poznają komercyjne narzędzia komputerowe pomagające realizować ten proces. W części projektowej rozwiązują wcześniej zdefiniowany problem inżynierski w grupach projektowych.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 potrafi wprowadzić elementy innowacyjne do projektowanego systemu IME2A_K01, IME2A_U13, IME2A_U14 Project
Skills: he can
M_U001 potrafi sformułować model obliczeniowy urządzenia mechatronicznego, lub podukładu urządzenia mechatronicznego, uwzględniając zjawiska fizyczne istotne dla danego zastosowania modelu IME2A_U10, IME2A_U07, IME2A_U11 Test,
Project
M_U002 potrafi przygotować model geometryczny (CAD) i obliczeniowy (CAE) urządzenia mechatronicznego i przeprowadzić na jego podstawie analizę numeryczną zachowania się urządzenia w zadanych warunkach pracy IME2A_U10, IME2A_U07, IME2A_U11 Test,
Project
M_U003 potrafi dokonać krytycznej analizy wyników symulacji i odnieść je do danych eksperymentalnych stosując odpowiednie kryteria porównawcze IME2A_U11 Test,
Project
M_U004 potrafi przeprowadzić eksperymenty numeryczne pozwalające na określenie wpływu charakterystycznych parametrów urządzenia mechatronicznego na jego funkcjonalność - lokalna i globalna analiza wrażliwości IME2A_U13, IME2A_U11, IME2A_U14 Test,
Project
M_U005 Potrafi zaprezentować wyniki swojej pracy oraz pracy zespołu projektowego na forum grupy, przeprowadzić dyskusję wyników i omówić kierunki dalszych prac. IME2A_U02, IME2A_U05, IME2A_U04 Presentation
Knowledge: he knows and understands
M_W001 ma podstawy teoretyczne dotyczące zasad projektowania i modelowania numerycznego urządzeń i układów mechatronicznych IME2A_W07, IME2A_W04, IME2A_W02 Participation in a discussion,
Report,
Activity during classes,
Examination
M_W002 ma wiedzę z zakresu podstawowych typów analiz numerycznych i narzędzi obliczeniowych (CAE) wykorzystywanych w procesie projektowania, wytwarzania i wirtualnego testowania urządzeń mechatronicznych IME2A_W07, IME2A_W04, IME2A_W02 Report,
Participation in a discussion,
Activity during classes,
Examination
M_W003 ma wiedzę z zakresu modelowania złożonych zjawisk fizycznych, w tym symulacji wielodziedzinowych, występujących w rzeczywistych układach i urządzeniach mechatronicznych IME2A_W01 Report,
Participation in a discussion,
Activity during classes,
Examination
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
154 56 0 56 42 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 potrafi wprowadzić elementy innowacyjne do projektowanego systemu - - + + - - - - - - -
Skills
M_U001 potrafi sformułować model obliczeniowy urządzenia mechatronicznego, lub podukładu urządzenia mechatronicznego, uwzględniając zjawiska fizyczne istotne dla danego zastosowania modelu + - + + - - - - - - -
M_U002 potrafi przygotować model geometryczny (CAD) i obliczeniowy (CAE) urządzenia mechatronicznego i przeprowadzić na jego podstawie analizę numeryczną zachowania się urządzenia w zadanych warunkach pracy - - + + - - - - - - -
M_U003 potrafi dokonać krytycznej analizy wyników symulacji i odnieść je do danych eksperymentalnych stosując odpowiednie kryteria porównawcze + - + + - - - - - - -
M_U004 potrafi przeprowadzić eksperymenty numeryczne pozwalające na określenie wpływu charakterystycznych parametrów urządzenia mechatronicznego na jego funkcjonalność - lokalna i globalna analiza wrażliwości - - + + - - - - - - -
M_U005 Potrafi zaprezentować wyniki swojej pracy oraz pracy zespołu projektowego na forum grupy, przeprowadzić dyskusję wyników i omówić kierunki dalszych prac. - - + + - - - - - - -
Knowledge
M_W001 ma podstawy teoretyczne dotyczące zasad projektowania i modelowania numerycznego urządzeń i układów mechatronicznych + - - - - - - - - - -
M_W002 ma wiedzę z zakresu podstawowych typów analiz numerycznych i narzędzi obliczeniowych (CAE) wykorzystywanych w procesie projektowania, wytwarzania i wirtualnego testowania urządzeń mechatronicznych + - - - - - - - - - -
M_W003 ma wiedzę z zakresu modelowania złożonych zjawisk fizycznych, w tym symulacji wielodziedzinowych, występujących w rzeczywistych układach i urządzeniach mechatronicznych + - - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 201 h
Module ECTS credits 8 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 154 h
Preparation for classes 15 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 h
Realization of independently performed tasks 15 h
Examination or Final test 2 h
Module content
Lectures (56h):

Wprowadzenie do tematu projektowania mechatronicznego wspomaganego komputerowo.
Omówienie sposobu zarządzania cyklem życia produktu (PLM) i wykorzystywanymi w tym celu narzędziami wspomagania komputerowego.
Przypomnienie podstawowych informacji z zakresu metod dyskretyzacji i metod numerycznych wykorzystywanych w komputerowym wspomaganiu procesu projektowania (CAx).
Omówienie praktycznych zagadnień związanych z komputerowym wspomaganiem procesu projektowania (CAx) z uwzględnieniem dostępnych na rynku narzędzi inżynierskich.
Omówienie podstawowych i zaawansowanych metod obliczeniowych wykorzystywanych w projektowaniu mechatronicznym w szczególności Metody Układów Wieloczłonowych (MBS) oraz Metody Elementów Skończonych (MES)

Laboratory classes (56h):

W części laboratoryjnej studenci poznają komercyjne narzędzia komputerowe wykorzystywane w projektowaniu mechatronicznym, oraz samodzielnie, przy wsparciu prowadzącego, rozwiązują wcześniej zdefiniowane problemy inżynierskie.

Symulacje będą przeprowadzane z wykorzystaniem komercyjnego oprogramowania, głównie z rodziny MSC.Software.

Project classes (42h):

W części projektowej studenci wykorzystują wiedzę teoretyczną zdobytą podczas wykładów oraz wiedzę praktyczną dotyczącą oprogramowania inżynierskiego zdobytą na zajęciach laboratoryjnych w celu realizacji zadania projektowego zdefiniowanego na początku semestru. Realizacja projektu odbywa się w podgrupach projektowych i oprócz umiejętności technicznych wymaga również umiejętności współpracy w zespole i prezentowania wyników prac na forum grupy.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • Project classes: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zajęcia laboratoryjne zaliczane są na podstawie ocen cząstkowych z kolokwiów zaliczeniowych przeprowadzanych w trakcie trwania semestru. Ocena końcowa z części laboratoryjnej wyliczana jest jako średnia arytmetyczna tych ocen. Nieprzystąpienie do kolokwium w trakcie trwania semestru skutkuje uwzględnieniem wartości zero z tego kolokwium przy wyliczaniu średniej ocen.

Zajęcia projektowe zaliczane są na podstawie ocen cząstkowych z prezentacji postępów prac projektowych uzyskiwanych w trakcie trwania semestru oraz raportu końcowego z wykonania projektu.

Zaliczenia poprawkowe można uzyskać po zakończeniu semestru, w części podstawowej sesji egzaminacyjnej, poprawiając niezaliczone kolokwia i/lub przedstawiając raport końcowy z realizacji projektu.

Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest posiadanie zaliczenia z części laboratoryjnej oraz projektowej.

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
  • Project classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Method of calculating the final grade:

Średnia ważona ocen z części laboratoryjnej (40%), projektowej (40%) i egzaminu (20%)

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Zajęcia laboratoryjne można odrabiać uczestnicząc w zajęciach innych grup laboratoryjnych, jeżeli w danym terminie realizowany jest ten sam zakres materiału. W przypadku braku takiej możliwości, po konsultacji z prowadzącym, zajęcia można odrobić samodzielnie realizując przewidziany zakres materiału i dokumentując to w formie sprawozdania.

Prerequisites and additional requirements:

Podstawy z matematyki (teoria macierzy, algebra liniowa), fizyki, mechaniki oraz wytrzymałości materiałów.

Recommended literature and teaching resources:

Rakowski G., Kacprzyk Z.: MES w mechanice konstrukcji, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005
Frączek J., Wojtyra M., Kinematyka układów wieloczłonowych. Metody obliczeniowe, Wydawnictwo: WNT Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2008
Bathe K-J., Finite Element Procedures, Prentice Hall, 1995
Kleiber M. (Ed.), Handbook of Computational Solid Mechanics, Springer-Verlag, 1998
MSC Software Corporation, MSC.Nastran Documentation, 2010
Dassault Systèmes, Abaqus Software Documentation, 2010
ANSYS Inc., Ansys Software Documentation, 2010

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Pieczonka, L., & Uhl, T. (2009). Exact geometrical modelling and uncertainty analysis of metal foams. In Proceedings of the Computer Methods in Mechanics Conference (CMM2009). Poland.
Pieczonka, L., & Uhl, T. (2011). Finite Element Model Updating Under Uncertainty. In T. Uhl (Ed.), Selected problems of modal analysis of mechanical systems (pp. 99–107). Publishing House of the Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute (ITeE-PIB).
Pieczonka, L., Aymerich, F., Brozek, G., Szwedo, M., Staszewski, W. J., & Uhl, T. (2013). Modelling and numerical simulations of vibrothermography for impact damage detection in composites structures. Structural Control and Health Monitoring, 20(4), 626–638.

Additional information:

None