Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Systemy CAE
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RAIR-2-207-RT-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Robotyka
Kierunek:
Automatyka i Robotyka
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż, prof. AGH Martowicz Adam (adam.martowicz@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

W ramach modułu są przedstawione różne techniki obliczeniowe wspomagające prace inżynierskie, m.in.: wirtualne prototypowanie, analizy parametryczne, badania symulacyjne, walidacja oraz weryfikacja.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Zna metodologię oraz narzędzia prac inżynierskich wspomaganych komputerowo. AIR2A_W04 Kolokwium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi poprawnie interpretować wyniki symulacji numerycznych, krytycznie oceniać wyniki pod kątem ich poprawności oraz porównywać z eksperymentem. AIR2A_U08, AIR2A_U05 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Sprawozdanie,
Aktywność na zajęciach
M_U002 Potrafi używać wybranych narzędzi prac inżynierskich wspomaganych komputerowo. AIR2A_U05 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Sprawozdanie,
Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Ma świadomość znaczenia wirtualnego prototypowania i systemów CAE w procesie decyzyjnym na etapie rozwoju i projektowania urządzeń. AIR2A_K01 Zaangażowanie w pracę zespołu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
40 26 0 14 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Zna metodologię oraz narzędzia prac inżynierskich wspomaganych komputerowo. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi poprawnie interpretować wyniki symulacji numerycznych, krytycznie oceniać wyniki pod kątem ich poprawności oraz porównywać z eksperymentem. + - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi używać wybranych narzędzi prac inżynierskich wspomaganych komputerowo. + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość znaczenia wirtualnego prototypowania i systemów CAE w procesie decyzyjnym na etapie rozwoju i projektowania urządzeń. + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 90 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 40 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 30 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (26h):

Wprowadzenie do metod numerycznych wykorzystywanych w systemach przeznaczonych do realizacji prac inżynierskich wspomaganych komputerowo CAE (Compuer Aided Engineering).

Omówienie metod dyskretyzacji będących podstawą narzędzi symulacyjnych wykorzystywanych w wirtualnym prototypowaniu.

Zapoznanie z podstawowymi typami symulacji numerycznych wykorzystywanych w systemach do realizacji prac inżynierskich wspomaganych komputerowo, wraz z omówieniem podstaw teoretycznych i dostępnego oprogramowania.

Ćwiczenia laboratoryjne (14h):

Porównanie rozwiązań przybliżonych z rozwiązaniami analitycznymi.
Zastosowanie symulacji metodą układów wieloczłonowych MBS (z ang. Multibody Systems) w systemach CAE.
Zastosowanie metody elementów skończonych MES w systemach CAE – wykonanie podstawowych typów analiz (liniowa statyka, liniowa dynamika). Definicja modelu, rozwiązanie i analiza wyników.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: 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.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych następuje po jednoczesnym spełnieniu następujących warunków:
-pozytywna ocena końcowa uzyskana najpóźniej w ostatnim dniu okresu zaliczeń poprawkowych,
-liczba godzin nieobecności usprawiedliwionych nieprzekraczająca 30% ogólnej liczby zajęć w semestrze.
Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej następuje po jednoczesnym spełnieniu następujących warunków:
-realizacja zadań zleconych na poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych (osobiście lub w formie wskazanej przez prowadzącego w przypadku nieobecności),
-oddanie kompletu sprawozdań według zaleceń prowadzącego,
-zaliczenie kolokwiów cząstkowych.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem modułu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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 oraz sprawozdania. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Średnia arytmetyczna ocen ze sprawozdań oraz kolokwiów cząstkowych uzyskiwanych w trakcie trwania semestru oraz w okresie zaliczeń poprawkowych.

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

W przypadku nieobecności na ćwiczeniach laboratoryjnych, nieprzekraczających 30% ogólnej liczby
zajęć w semestrze, student kontaktuje się z prowadzącym w celu wyznaczenia formy uzupełnienia zaległości.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Podstawy z matematyki w zakresie teorii macierzy oraz algebry liniowej.
Podstawy z fizyki oraz mechaniki w zakresie statyki, kinematyki oraz dynamiki.
Podstawowe zagadnienia w zakresie konstrukcji maszyn oraz wytrzymałości materiałów.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Rakowski G., Kacprzyk Z.: MES w mechanice konstrukcji. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2005.
Wojtyra M., Frączek J.: Metoda układów wieloczłonowych w dynamice mechanizmów. Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej, Opole, 2007.
Bathe K-J.: Finite Element Procedures. Prentice Hall, 1995.
Kleiber M. [ed.]: Handbook of Computational Solid Mechanics. Springer-Verlag, 1998.
MSC Software Corporation, Marc and Mentat Software Documentation, 2018.
MSC Software Corporation, Adams Software Documentation, 2018.
ANSYS Inc., Ansys Software Documentation, 2017.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Martowicz A., Bryła J., Staszewski W.J, Ruzzene M.: Superelasticity in shape memory alloys via peridynamics. Proceedings of ECCM – ECFD 2018 – 6th European Conference on Computational Mechanics and 7th European Conference on Computational Fluid Dynamics, Glasgow, UK, 11–15 June 2018, 11pp.
Martowicz A., Roemer J., Staszewski W.J., Ruzzene M., Uhl T.: Solving partial differential equations in computational mechanics via nonlocal numerical approaches. ZAMM Journal of Applied Mathematics and Mechanics, Vol. 99, No. 4, 2019, e201800342.
Martowicz A., Ruzzene M., Staszewski W.J., Rimoli J.J., Uhl T.: Out-of-plane elastic waves in 2D models of solids: a case study for a nonlocal discretization scheme with reduced numerical dispersion. Mathematical Problems in Engineering, ID 584081, 2015, 15pp.
Martowicz A., Uhl T.: Assessment of variation of natural frequencies of FE model based on the application of alpha-cut strategy and genetic algorithms. Finite Elements in Analysis and Design, Vol. 47, No. 1, 2011, pp. 63–71.
Martowicz A., Uhl T.: Reliability- and performance-based robust design optimization of MEMS structures considering technological uncertainties. Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 32, 2012, pp. 44-58.
Martowicz A.: On nonlocal modeling in continuum mechanics. Mechanics and Control, Vol. 34, No. 2, 2015, pp. 41–46.
Martowicz A., Ruzzene M., Staszewski W.J., Uhl T.: Non-local modeling and simulation of wave propagation and crack growth. In: Chimenti D.E., Bond L.J., Thompson D.O. [eds.]: AIP Publishing / AIP Conference Proceedings, Vol. 33A, 2014, pp. 513–520.
Martowicz A., Ruzzene M., Staszewski W.J., Rimoli J.J., Uhl T.: A nonlocal finite difference scheme for simulation of wave propagation in 2D models with reduced numerical dispersion. In: Kundu T. [ed.]: Health monitoring of structural and biological systems, Vol. 9064, 2014; Proceedings of SPIE / The International Society for Optical Engineering, San Diego, USA, 10–13 March 2014, pp. 90640F-1–90640F-8.
Martowicz A., Bryła J., Uhl T.: Uncertainty quantification for the properties of a structure made of SMA utilising numerical model. Proceedings of the Conference on Noise and Vibration Engineering ISMA 2016 & 5th edition of the International Conference on Uncertainly in Structural Dynamics USD 2016, Katholieke University Leuven; Leuven, Belgium, 19–21 September 2016, 11pp. ID 731.
Bryła J., Martowicz A.: Experimental and numerical assessment of the characteristics describing superelasticity in shape memory alloys – influence of boundary conditions. ITM Web of Conferences, Vol. 15, 2017, No. 06007; CMES II – International Conference of Computational Methods in Engineering Science, Lublin, Poland, 23–25 November 2017, 8pp.
Bryła J., Martowicz A.: Projekt i budowa członu wykonawczego wyświetlacza alfabetu Braille’a z wykorzystaniem materiałów z pamięcią kształtu (eng.: Design and construction of actuator for Braille display applying shape memory materials). Zeszyty Studenckiego Towarzystwa Naukowego, No. 31, 2015, pp. 65–71.
Bryła J., Martowicz A.: Nowa koncepcja linijki brajlowskiej (Eng.: The new concept of the Braille display). Krakowski Semestralnik Studentów Niepełnosprawnych, Vol. 1, 2016, 16p.
Bryła J., Palenica P., Martowicz A.: Modeling aspects and simulations for properties of shape memory alloys. In: Mańka M. [ed.]: Projektowanie mechatroniczne, zagadnienia wybrane. Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Robotyki i Mechatroniki, Kraków, 2017, pp. 137–144.
Bryła J., Martowicz A.: Supersprężystość w materiałach z pamięcią kształtu – analiza wrażliwości w symulacjach numerycznych (Eng.: Superelasticity in Shape Memory Materials – sensitivity analysis via numerical simulations). In Mańka M. [ed.]: Projektowanie mechatroniczne, zagadnienia wybrane. Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Robotyki i Mechatroniki, Kraków, 2016, pp. 7–16.
Bryła J., Martowicz A.: Projekt i budowa członu wykonawczego wyświetlacza alfabetu Braille’a z wykorzystaniem materiałów z pamięcią kształtu (Eng.: Design and construction of actuator for Braille display applying shape memory materials). Niepełnosprawność: zagadnienia, problemy, rozwiązania (Eng.: Disability: issues, problems, solutions). Vol. 1, 2016, pp. 113–140.
Martowicz A., Kurowski P., Uhl T., Lasko G.: Design optimization of multibody model of rail vehicle supported by Response Surface Method. In: Rodrigues H. et al. [eds.]: Proceedings of EngOpt 2010 – 2nd International Conference on Engineering Optimization, Lisbon, Portugal, 6-9 September 2010, Instituto Superior Técnico, Lisboa, APMTAC – Associação Portuguesa de Mecânica Teórica, Aplicada e Computacional, 2010, 10pp. (abstr. 270–271).
Kurowski P., Martowicz A., Uhl T., Lasko G.: Analiza wpływu nierówności toru na odpowiedź dynamiczną pojazdu szynowego z zastosowaniem symulacji metodą wielobryłową (eng.: The analysis of influence of rail roughness on dynamic response of rail vehicle supported by multibody simulations). In: Siergiejczyk M. [ed.]: Proceedings of the International Conference The Transport of the 21st century. Białowieża, Poland, 21–24 September 2010, Wydział Transportu Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2010, p. 134.
Martowicz A., Kurowski P., Uhl T., Lasko G.: Analiza możliwości poprawy komfortu podróżowania z zastosowaniem symulacji modelu wielobryłowego tramwaju (eng.: Analysis of improvement possibilities of traveling comfort with the application of simulations of tramway multibody model). In: Szlachta E. [ed.]: Proceedings of 14th International Conference TRANSCOMP 2010 Computer Systems Aided Science, Industry and Transport, Technical University of Radom. Transport Committee of the Polish Academy of Sciences; Zakopane, Poland, 6-9 December 2010, The Publishing House of the Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute, Radom, 2010, p. 258.
Martowicz A., Kurowski P., Uhl T., Lasko G.: Analiza możliwości poprawy komfortu podróżowania z zastosowaniem symulacji modelu wielobryłowego tramwaju (eng.: Analysis of improvement possibilities of traveling comfort with the application of simulations of tramway multibody model). Logistyka (Logistyka-nauka), 2010, Vol. 6, pp. 2129–2138.
Martowicz A., Kurowski P., Uhl T., Lasko G.: An application of response surface method to design optimization of a model of rail vehicle considering uncertainties. Mechanics and Control, Vol. 30, No. 2, 2011, pp. 85–95.

Informacje dodatkowe:

Brak