Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Komputerowa optymalizacja konstrukcji odlewu pod względem wytrzymałościowym
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
OIPO-2-106-OA-s
Wydział:
Odlewnictwa
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Odlewnictwo artystyczne i precyzyjne
Kierunek:
Inżynieria Procesów Odlewniczych
Semestr:
1
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr inż. Piekło Jarosław (jarekp60@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Moduł zapoznaje z możliwościami wykorzystania wyników obliczeń numerycznych MES do analizy wytrzymałości odlewu w zakresie odkształceń sprężystych i plastycznych, oraz metodami optymalizacji.

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 Student posiada podstawową wiedzę z zakresu metody elementów skończonych MES.Zna zasady działania metod optymalizacjnych działających w środowisku aplikacji MES. IPO2A_W06 Kolokwium
M_W002 Student zna zasady tworzenia modeli fizycznych i numerycznych odlewu obciążonego mechanicznie lub cieplnie IPO2A_W06 Kolokwium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi obsługiwać implementacje MES w wybranych programach komercyjnych. IPO2A_U06 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_U002 Student potrafi analizować stan naprężeń i odkształceń w odlewie w oparciu o wyniki MES IPO2A_U06 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_U003 Student potrafi przeprowadzić optymalizację konstrukcji odlewu (minimalizacja masy) wykorzystując wyniki MES IPO2A_U04 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student rozumie konieczność śledzenia tendencji rozwoju oprogramowania wykorzystującego metody numeryczne w zagadnieniach inżynierskich. IPO2A_K01 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
25 10 0 15 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 Student posiada podstawową wiedzę z zakresu metody elementów skończonych MES.Zna zasady działania metod optymalizacjnych działających w środowisku aplikacji MES. + - - - - - - - - - -
M_W002 Student zna zasady tworzenia modeli fizycznych i numerycznych odlewu obciążonego mechanicznie lub cieplnie + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi obsługiwać implementacje MES w wybranych programach komercyjnych. + - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi analizować stan naprężeń i odkształceń w odlewie w oparciu o wyniki MES + - + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi przeprowadzić optymalizację konstrukcji odlewu (minimalizacja masy) wykorzystując wyniki MES + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie konieczność śledzenia tendencji rozwoju oprogramowania wykorzystującego metody numeryczne w zagadnieniach inżynierskich. - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 80 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 25 godz
Przygotowanie do zajęć 25 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 25 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (10h):

Podstawowe pojęcia teorii stanu naprężenia i odkształcenia – przypomnienie. Podstawowe pojęcia związane z teorią plastyczności i zjawisk kontaktu mechanicznego. Pojęcia podstawowe MES: element skończony, stopnie swobody, macierz sztywności, agregacja macierzy, warunki brzegowe, algorytm MES. Podstawy teoretyczne MES: ilustracja metody – rozwiązanie kratownicy, podstawowe sformułowanie metody w oparciu o twierdzenie o minimum całkowitej energii potencjalnej, macierz sztywności elementu sprężystego i belkowego, błędy metody. Budowa modelu numerycznego: automatyczne generowanie siatek, wprowadzanie właściwości materiału, warunków brzegowych oraz analiza wyników. Wprowadzanie danych materiałowych stopów odlewniczych: krzywa rozciągania w pełnym zakresie odkształceń, własności w funkcji temperatury. Wykorzystanie wyników obliczeń metodą MES do analizy wytrzymałości konstrukcji odlewu. Przegląd wybranych metod optymalizacji wytrzymałości konstrukcji odlewu (minimalizacja masy) wykorzystujących wyniki MES.

Ćwiczenia laboratoryjne (15h):

Podstawy obsługi aplikacji MES – prosty model.Budowa modelu 2D w płaskim stanie naprężenia. Budowa modelu 2D w płaskim stanie odkształcenia. Budowa modelu osiowosymetrycznego. Porównanie modeli sprężystych i sprężysto – plastycznych materiałów. Modele belki zginanej wykonanej ze stali i z żeliwa – porównanie wyników. Model stacjonarnego i niestacjonarnego przepływ ciepła. Model zjawiska kontaktu mechanicznego. Model zjawiska kontaktu cieplnego. Analiza stanu naprężenia w sąsiedztwie karbu. Analiza stanu naprężenia w sąsiedztwie szczeliny. Analiza dynamiczne płyty obciążonej szybką zmianą ciśnienia. Optymalizacja masy odlewu z żeliwa. Optymalizacja masy odlewu staliwnego.

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:

kolokwium

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • 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. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa z modułu wystawiana jest na podstawie odpowiedzi ustnych, oraz oceny z kolokwium zaliczeniowego.

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

zajęcia zaliczeniowe

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Rakowski G., Kacprzyk Z.: Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji,
Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005
2. Grądzki R.: Wprowadzenie do metody elementów skończonych, Politechnika Łódzka,
Łódź 2002
3. Skrzat A.: Modelowanie liniowych i nieliniowych problemów mechaniki ciała
stałego i przepływów ciepła w programie Abaqus, Oficyna Wydawnicza Politechniki
Rzeszowskiej, Rzeszów 2010
4. Śródka W.: Trzy lekcje metody elementów skończonych, Oficyna Wydawnicza
Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004
5. Skarbiński M.: Konstrukcja odlewów, PWT, Warszawa
6. Wolny St , Siemieniec A.,: Wytrzymałość materiałów cz. I: Teoria i zastosowania
Wyd. AGH , 2008 r
7. Wolny St ., Siemieniec A.,: Wytrzymałość materiałów cz. II: Wybrane zagadnienie
z wytrzymałości materiałów. Wyd. AGH , 2004 r

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Piekło J., Pysz S., Małysza M.: Zastosowanie optymalizacji topologicznej w kształtowaniu odlewanych konstrukcji szkieletowych , Prace Instytutu Odlewnictwa , 2014 vol. 54 no. 4, s. 77–87.
2. Piekło, Maj M., Pysz S.: Experimental-numerical model of the initiation and propagation of cracks in die inserts , Archives of Foundry Engineering , 2013 vol. 13 spec. iss. 1, s. 107–110.
3. Analysis of the State of Stress in the Connection of Graphite Electrodes/ Jarosław Piekło, Maria Maj/ Archive of Foundry Engineering/ 2015 vol.15, Special Issue 1/2015/ pp. 85-88

Informacje dodatkowe:

Brak