Компьютерное и математическое моделирование биомеханических систем

Краткое содержание учебной дисциплины, модуля / Brief summary

Курс «Компьютерное и математическое моделирование биомеханических систем» направлен на формирование у студентов целостного представления о современных методиках моделирования биомеханических систем, состоящих из трубчатых костей опорно-двигательного аппарата с учетом внутренней структуры костной ткани. В рамках дисциплины изучаются основы математического моделирования в биомеханике, компьютерные технологии (конечно-элементный анализ, CAE-системы), моделирование опорно-двигательной системы (суставы, костные структуры), специальные вопросы (гемодинамика, нейромеханика), оптимизация и верификация моделей, мультифизичное и многоуровневое моделирование, проектирование имплантатов, высокопроизводительные вычисления, а также перспективные направления (бионическое протезирование, аддитивные технологии).

The course «Computer and mathematical modeling of biomechanical systems» is aimed at developing students’ holistic understanding of modern methods for modeling biomechanical systems consisting of tubular bones of the musculoskeletal system, taking into account the internal structure of bone tissue. The course covers the fundamentals of mathematical modeling in biomechanics, computer technologies (finite element analysis, CAE systems), modeling of the musculoskeletal system (joints, bone structures), special topics (hemodynamics, neuromechanics), model optimization and verification, multiphysics and multiscale modeling, implant design, high-performance computing, as well as advanced areas (bionic prosthetics, additive technologies).

Формируемые компетенции / The formed competences

специализированные компетенции: 

Использовать основные законы механики при построении простейших математических моделей некоторых биомеханических систем.

specialized competencies: 

Apply the basic laws of mechanics in constructing simple mathematical models of certain biomechanical systems.

Результаты обучения (знать, уметь, владеть) / Learning outcomes (know, can, be able)

знать:

– основы работы в системе конечно-элементного моделирования ANSYS WORKBENCH;

уметь: 

– создавать математическую модель объекта исследования, проводить анализ полученных результатов;

иметь навык:

– пользоваться программным обеспечением для создания расчетных моделей и анализа результатов ANSYS WORKBENCH и SolidWorks.

know:

– basics of working in the ANSYS WORKBENCH finite element modeling system;

be able to:

– create a mathematical model of the object of study, analyze the results obtained;

possess:

– skills in using software for creating computational models and analyzing results in ANSYS WORKBENCH and SolidWorks.

Семестр изучения учебной дисциплины, модуля / Semester of study

6

6

Пререквизиты / Prerequisites

«Биомеханика системы эндопротез костная ткань», «Основы биомеханики».

«Biomechanics of the endoprosthesis-bone tissue system», «Fundamentals of Biomechanics».

Трудоемкость в зачетных единицах (кредитах) / Credit units

3

3

Количество аудиторных часов и часов самостоятельной работы / Academic hour of students’ class work, 

hours of self-directed learning

всего 102 часа, в том числе 68 аудиторных часов, из них: лекции – 34 часа, лабораторные занятия – 28 часов, управляемая самостоятельная работа – 6 часов.

total 102 hours, including 68 classroom hours, including: lectures – 34 hours, laboratory classes – 28 hours, guided independent work – 6 hours.

Требования и формы текущей и промежуточной аттестации / Requirements and forms of current and interim certification

зачёт

credit