Моделювання виробів та оптимізація їх властивостей
Спеціальність: Матеріалознавство
Код дисципліни: 8.132.00.M.022
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Матеріалознавство та інженерія матеріалів
Лектор: Андрій Тростянчин
Семестр: 4 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компе-тентностей:
загальні компетентності:
ЗК1. Знання теоретичних та прикладних засад матеріалознавства, сучасного стану та тенденцій його розвитку.
фахові компетентності:
ФК1. Здобуття глибинних знань з матеріалознавства, зокрема засвоєння основних кон-цепцій, розуміння теоретичних і практичних проблем, історії розвитку та сучасного стану наукових знань в галузі матеріалознавства, оволодіння термінологією з досліджуваного нау-кового напряму.
ФК9. Оволодіння сучасними методами оптимізації властивостей та створення виробів з використанням систем автоматизованого проектування (CAD-CAM-CAE).
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
1. Знання теоретичних основ моделювання матеріалів та оптимізації їх властивостей з використанням комп’ютерних систем автоматизованого проектування (CAD-CAM-CAE).
2. Знання основних засад створення нових високоефективних матеріалів, моделювання та прогнозування властивостей виробів на їх основі.
3. Знання алгоритму аналізу та вибору оптимального матеріалу та технології виготов-лення виробу з використанням програмного продукту CES EduPack.
4. Здатність створити 3D модель виробу з використанням спеціалізованого програмно-го забезпечення Fusion 360.
5. Розуміння основних принципів застосування засобів обчислювального інтелекту для вирішення прикладних задач матеріалознавства, зокрема прогнозування експлуатаційних властивостей матеріалів.
У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі програмні результати навчання:
ЗН5. Знання засад використання спеціалізовано-го програмного забезпечення для раціонального вибору матеріалів та технологій виготовлення виробів, прогнозування та оптимізації їх власти-востей з урахуванням економічних показників та конкурентоздатності виробництва.
ЗН6. Знання основних тенденцій та напрямів створення нових матеріалів різної природи, ос-нов сучасних методів виробництва конструкцій-них, інструментальних та функціональних ма-теріалів.
УМ2. Уміння вибирати програмні продукти й створювати розрахункові моделі для прогнос-тичного моделювання пошкодження матеріалів і виробів та опрацьовувати металургійні, техно-логічні, експлуатаційні заходи для підвищення працездатності й довговічності виробів.
УМ6. Уміння розробляти оптимальні технології виготовлення продукції з мінімальними фінансовими затратами при дотриманні умов сталого розвитку.
КОМ2. Уміння застосовувати сучасні інформа-ційно-комунікаційні інструменти й технології для забезпечення ефективних наукових та про-фесійних комунікацій.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни:
1. Аналітичні та чисельні методи дослі-джень в галузі механічної інженерії
Супутні і наступні навчальні дисципліни:
1. Прогностичне моделювання деградації матеріалів
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна «Моделювання та оптимізація структури і властивостей матеріалів» знайомить студентів з сучасними методами моделювання та оптимізації властивостей мате-ріалів та виробів з використанням систем автоматизованого проектування. Вивчаючи дис-ципліну здобувачі вищої освіти набувають практичних навиків роботи з модулем CES EduPak спеціалізованого матеріалознавчого програмного продукту компанії Granta Design, програмним продуктом Fusion 360 від компанії Autodesk, а також середовищeм інтелектуа-льного аналізу та візуалізації даних Orange. Комплексний підхід дозволяє опанувати засади використання сучасного програмного забезпечення для раціонального вибору матеріалів та технологічних підходів для виготовлення виробів, прогнозування та оптимізації їх властиво-стей з врахуванням економічних показників та конкурентоздатності виробництва. Дисцип-ліна формує розуміння необхідності врахування засад сталого розвитку при розробці нових матеріалів та створенні виробів на їх основі.
Опис: Лекційні заняття:
1. Вступ, мета й завдання дисципліни, її значення у підготовці спеціаліста. Загальні принципи моделювання та оптимізації властивостей матеріалів та виробів з використанням систем автоматизованого проектування.
2. Алгоритм вибору оптимального матеріалу та технології виготовлення для отримання виробів із заданими експлуатаційними властивостями з використанням програмного продукту CES EduPack.
3. Програмний продукт Fusion 360 для твердотільного параметри-чного моделювання. Огляд основних функцій та можливостей, робота з проєктами.
4. Використання засобів обчислювального інтелекту для вирішення прикладних завдань матеріалознавства. Методи машинного навчання.
5. Платформа Orange для інтелектуального аналізу та візуалізації даних.
Прапктичні заняття:
1. Вибір матеріалу та технології виготовлення заданого виробу з використанням програмного продукту CES EduPack
2. Створення 3D моделі виробу в програмному середовищі Fusion 360
3. Створення вихідної бази даних для прогнозування властивостей матеріалів методами машинного навчання в середовищі Orange
Методи та критерії оцінювання: Тестування, практична перевірка, захист звітів з практичних робіт, екзаменацій-ний контроль
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль:
1. Тестування за матеріалами лекційних занять – 15 балів.
2. Виконання лабораторних робіт – 35 балів
Екзаменаційний контроль:
1. Письмова компонента - 40 балів
2. Усна компонента - 10 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Базова
1. Michael Ashby, Hugh Shercliff and David Cebon. Materials, Engineering, Science, Pro-cessing and Design / Elsevier Science & Technology. – 2007. – 514 p.
2. Прикладне матеріалознавство: збірник конкурсних завдань. Навчальний посібник / Л.І. Богун, З.А. Дурягіна, І.М. Зінь, О.А. Кузін, В.І. Кушпір, І.П. Паздрій, Е.І. Плешаков, (В.В. Ромака), Т.Л. Тепла, А.М. Тростянчин, С.Г. Швачко, О.Ю. Грималяк // за заг. ред. З.А. Дурягіної. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2015. – 188 с.
3. Пустюльга С.І., Гандзюк М.О., Булік Ю.В. Основи проектування в Рrо/ENGINEER: Навчальний посібник. – Луцьк: Редакційно видавничий відділ ЛНТУ, 2012. – 281с.
4. Ясницкий Л.Н. Введення в штучний інтелект. – Видавничий центр "Академія", 2005. – С. 176.
5. Субботін С.О. Подання й обробка знань у системах штучного інтелекту та підтримки прийняття рішень: навчальний посібник / С. О. Субботін. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2008. – 341 с.
Допоміжна
1. Michael F. Ashby. Materials Selection in Mechanical Design (Fourth Edition). – Elsevier Science & Technology. 2011. – 646 p.
2. Субботін С.О. Подання й обробка знань у системах штучного інтелекту та підтримки прийняття рішень: навчальний посібник / С. О. Субботін. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2008. – 341 с.
3. Інженерна графіка. Комп’ютерна графіка. Михайленко В.Є. - Київ, Каравела, 2002. – 330 с
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).