Компьютерная механика

1

Название дисциплины

Компьютерная механика

Кампутарная механіка

2

Курс обучения

3

3

Семестр обучения

5, 6

4

Количество кредитов

6

5

Ф.И.О. лектора

Кандидат технических наук, доцент кафедры теоретической и прикладной механики механико-математического факультета БГУ  Громыко Олег Владимирович

6

Цель изучения дисциплины

Повышение уровня профессиональной компетентности в решении проблем механики в различных сферах трудовой деятельности.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

—   ознакомиться с аналитическими и численными методами решения задач механики технических систем, положенными в основу прикладных систем автоматизированного инженерного анализа (САЕ),

—   ознакомиться с основами метода конечных элементов (МКЭ) и особенностями программной реализации МКЭ для персональных ЭВМ,

—   знать основные принципы компьютерного моделирования инженерных конструкций и физических процессов и этапы решения соответствующих задач;

—   ознакомиться с современными прикладными системами автоматизированного инженерного анализа для персональных ЭВМ: ANSYS, Femap/NASTRAN, Patran, Adams, VisualNastran, Pro/Engineer (Pro/Mechanica), SolidWorks, AutoCAD, CATIA,, Invention Machine, TechOptimizer и др.

— уметь использовать компьютерные системы ANSYS, Femap/NASTRAN, SolidWorks, Adams, VisualNastran для решения задач теории упругости, пластичности, кинематики, динамики и прочности технических систем и анализа физических процессов, происходящих в них.

7

Пререквезиты

Теоретическая механика, математический анализ, численные методы, алгебра, аналитическая геометрия, механика сплошной среды, сопротивление материалов, метод конечных элементов

8

Содержание дисциплины

Обзор аналитических и численных методов решения задач механики систем. Обзор современных прикладных систем автоматизированного инженерного анализа (САЕ) для персональных ЭВМ.

Основы метода конечных элементов. Особенности программной реализации МКЭ для персональных ЭВМ-ANSYS, NASTRAN. Процессоры, формат файлов, базы данных. Препроцессорная обработка. Виды моделирования. Твердотельное моделирование. Построение сетки. Параметризация моделей. Непосредственная генерация модели

Прочностной статический анализ. Прочностной динамический анализ. Динамика переходных процессов. Модальный анализ. Отклик на гармоническое воздействие. Спектральный анализ. Отклик на случайную вибрацию. Анализ устойчивости конструкции. Виды анализа по типу нелинейностей. Линейный подход. Нелинейный подход. Конструктивные нелинейности. Нелинейности поведения материала. Геометрические нелинейности. Нелинейные элементы.

Кинематический анализ. Тепловой анализ. Стационарная теплопроводность. Нестационарные процессы. Фазовые превращения. Термопрочностной анализ. Гидроаэродинамический анализ. Вычислительная гидроаэродинамика. Движение среды в трубопроводах. Акустический анализ.

Библиотеки конечных элементов программ ANSYS, NASTRAN, PATRAN. Таблицы конечных элементов. Р-элементы в пакете ANSYS. Постпроцессорная обработка. Постпроцессоры общего назначения программ ANSYS, NASTRAN, PATRAN. Постпроцессор истории нагружения пакета ANSYS.

Метод подконструкций. Метод подмоделей. Суперэлементный анализ.

Исследование напряженно-деформированного состояния плоского уголкового кронштейна при статическом нагружении.

Модальный анализ крыла самолета.

Затвердевание слитка в форме уголка. Нелинейный нестационарный анализ теплопроводности

Ламинарное и турбулентное течение в двумерном расширяющемся канале.

Проведение статического анализа балочно-оболочечной конструкции.

Расчет плоских ферм при статической нагрузке в узлах. Пакетный и интерактивный режимы.

Применение P-метода для расчета пластинки с отверстием. Твердотельное моделирование.

Модальный анализ сектора конструкции, подверженной циклической симметрии. Специальная техника решения задач модального анализа для конструкций, подверженных циклической симметрии.

Анализ напряженно-деформированного состояния консольной балки с особенностью с применением метода подконструкций.

Расчет плоских рам при статической нагрузке. Пакетный и интерактивный режимы.

Расчет прямых стержней при кручении. Расчет стержней с криволинейной осью. Пакетный и интерактивный режимы

Особенности использования систем компьютерного моделирования кинематики и динамики машин и механизмов Adams, VisualNastran. Моделирование движения. Анализ начальных условий. Кинематический и динамический анализ. Статический и квазистатический анализ

Начало работы и запуск программы ADAMS. Main toolbox (главная панель инструментов). Инструменты общего назначения и управление видом (инструменты Select, Undo, Color). Построение геометрии тел (инструмент Rigid body). Связи между телами (инструменты Joint и Motion generators). Задание сил и гибких связей (инструменты Forces). Анализ модели. Моделирование (инструмент Simulation). Анализ модели построением графиков (инструменты Measures, Plotting и модуль Adams/Postprocessor).

9

Рекомендуемая литература

1.Наседкин А.В. Конечно-элементное моделирование на основе ansys. программы решения статических задач сопротивления материалов с вариантами индивидуальных заданий. Ростов-на-Дону, 1998.

2.Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева Е.А. ANSYS в руках инженера. Практическое руководство. Москва, 2003.

3.Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров. Справочное пособие. Москва: Машиностроение, 2004.

4.Басов К.А. ANSYS в примерах и задачах. . Москва, 2002.

5.     М.А.Журавков, С.А.Гляков, О.В.Громыко, Д.Г.Медведев. Компьютерная механика. Динамический и кинематический анализ механических систем: курс лекций. – Минск: БГУ, 2006. – 375 с.

6.     Журавков М. А. Математическое моделирование деформационных процессов в твердых деформируемых средах. Мн.: БГУ, 2002. 456 с.

7.     Макаров Е. Г. Инженерные расчеты в MathCAD. Учебный курс. СПб.: Питер, 2003 г. 448 стр.

8.    Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC.NASTRAN for Windows. М.: ДМК, 2004. 704 с.

10

Методы преподавания

Проблемный, диалогово-эвристический, наглядный, метод формирования личностной значимости знаний

11

Язык обучения

Русский

12

Условия (требования, текущий контроль)

-Тестирование;

-Выполнение индивидуальных заданий.

Оценка на экзамене выставляется с учетом:

15% — тестирование, 15% — выполнение индивидуальных заданий, 10% — работа на практических занятиях, 60% — письменный ответ на экзамене (решение задач компьютерного моделирования)

13

Форма текущей аттестации

Зачет – 5 семестр, Экзамен – 6 семестр