Спеціальні розділи будівельної механіки
Спеціальність: Будівництво та цивільна інженерія
Код дисципліни: 8.192.00.M.021
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Опір матеріалів та будівельна механіка
Лектор: Доцент, доктор технічних наук Гембара О.В.
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: 1. Опанування молодими науковцями основних математичних методів розв’язку статичних і динамічних задач механіки твердого тіла і практики використання цих методів на персональних комп’ютерах.
2. Опанування основних алгоритмів і особливостей числової реалізації методу скінчених елементів.
3. Закріплення навиків застосування методу скінчених елементів для розв’язування конкретних задач, що виникають в інженерній та науковій практиці.
4. Набуття необхідних знань і навичок для формування розрахункових і математичних моделей будівельних конструкцій і споруд як динамічних систем та для визначення параметрів цих моделей.
5. Освоєння основних прийомів та методів практичного застосування результатів автоматизованого розрахунку будівельних конструкцій і споруд.
7. Візуалізація результатів досліджень динамічних процесів у вигляді анімації температурних полів а також полів напружень і деформацій, а також досвіду і необхідних знань для критичного оцінювання результатів досліджень та добору раціональних методів розв’язання наукових і прикладних завдань у галузі проектування і експлуатації будівельних конструкцій та споруд.
Результати навчання: Результати навчання даної дисципліни деталізують такі програмні результати навчання:
1. Здатність вибирати розрахункову схему реального об’єкта та будувати 3-D модель з допомогою програмного комплексу FEMAP.
2. Здатність будувати скінчено-елементну модель елементів будівельних конструкцій для роз¬рахунку напружено-деформованого стану з допомогою програмного комплексу NASTRAN NX.
3. Здатність правильно моделювати статичне і динамічне навантаження будівельних конструкцій.
4. Здатність вибирати та застосовувати найбільш оптимальні методи розрахунку.
5. Здатність проводити обробку та візуалізацію отриманих результатів з допомогою пост-процесора FEMAP.
6. Здатність продемонструвати достатні знання англійської мови, необхідні для користування англійським інтерфейсом програмних комплексів, ведення фахового наукового діалогу, повного розуміння англомовних наукових текстів з динаміки будівельних конструкцій та споруд.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни:
Філософія і методологія науки
Сучасні напрямки наукових досліджень в галузі будівництва та цивільної інженерії
Супутні і наступні навчальні дисципліни:
Аналітичні та чисельні методи досліджень
Академічне підприємництво
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна ВБ.2.10 «Спеціальні розділи будівельної механіки» направлена на розвиток у аспірантів навиків застосування сучасних чисельних методів розрахунку складних інженерних конструкцій. Основна увага приділяється теорії і практичному застосуванню методу скінчених елементів. Цей спецкурс дає змогу більш повно та глибоко познайомитися з розрахунком складних конструкцій та споруд, що знаходяться в умовах складного опору, дії динамічних навантажень. Він також дозволяє зробити оцінку точності результатів, одержаних методами опору матеріалів, теорії пружності та пластичності. Вивчення основ методу скінчених елементів розширює коло досліджуваних об’єктів (пластини, оболонки, масиви), що мають широке застосування в будівництві.
Опис: 1. Сучасні програмні засоби автоматизованого проектування.
2. Особливості організації командної наукової роботи з допомогою програмного комплекту TEAMCENTER від Siemens PLM Software. Організація безпечного доступу до навчальних ліцензій по мережі Інтернет. Організація дистанційних семінарів із залученням провідних науковців в любій точці земної кулі.
3. Постановка задач теорії пружності. Основні рівняння теорії пружності. Формулювання граничних умов.
4. Загальна схема алгоритму методу скінчених елементів. Загальні поняття і класифікація задач обчислювальної механіки. Лінійність і нелінійність. Методи дискретизації. Варіанти методу скінчених елементів. Процес скінчено-елементного аналізу. Ідеалізація. Дискретизація.
5. Поняття про скінчені елементи. Атрибути елемента. Класифікація скінчених елементів. Граничні умови. Матриця жорсткості елемента. Формування матриці жорсткості системи. Бібліотека скінчених елементів NASTRAN NX.
6. Вибір фізичної моделі поведінки матеріалу моделі при де-формуванні та зміні температури. Застосування готових шаблонів програмного комплексу FEMAP. Побудова власної моделі залежності напружень від деформацій та створення матеріалів з заданими механічними та температурними характеристиками.
7. Методи побудови та редактування скінчено-елементної сітки. Зміна параметрів автоматичного розбиття моделі на скінчені елементи.
8. «Ручне» редактування сітки скінчених елементів. Переміщення вузлів, зміна форми ї характеристик скінчених елементів.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль на практичних заняттях проводиться з метою виявлення готовності студента до занять у таких формах:
• вибіркове усне опитування перед початком занять;
• фронтальне стандартизоване опитування за картками, тестами протягом 5-10 хв.;
• фронтальна перевірка виконання домашніх завдань;
• оцінка активності студента у процесі занять, внесених пропозицій, оригінальних рішень, уточнень і визначень, доповнень попередніх відповідей і т. ін.
Контрольні запитання поділяються на:
а) тестові завдання – вибрати вірні відповіді;
б) проблемні – створення ситуацій проблемного характеру;
в) ситуаційні завдання – визначити відповідь згідно певної ситуації.
Підсумковий контроль проводиться за результатами поточного контролю та здачі екзамену.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль:
Статичний розрахунок гібридної моделі з залученням скінчених елементів різної розмірності (40 балів)
Екзаменаційний контроль:
письмова компонента (40 балів)
усна компонента (20 балів)
Разом за дисципліну - 100 балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: Базова
1. Андруник В.А., Висоцька В.А., Пасічник В.В., Чирун Л.Б., Чирун Л.В. Чисельні методи в комп'ютерних науках. Л.: Новий світ. 2017. - 471 с.
2. Данилович В.. Кутні М. Чисельні методи. - Л.: Катьварія. 1998. -222 с.
3. Данилович В. Чисельні методи в задачах і вправах: Навч. посібн. — Київ: ІСДО. 1995. - 248 с.
3. Коссак О., Тумашова О., Коссак О. Методи наближених обчислень: Навч. посібн. -Л.: БаК. 2003.-168 с.
4. Фельдман Л. П., Петренко А. І., Дмитрієва О. А. Чисельні методи в інформатиці. - К.: Видавнича група ВНУ. 2006. - 480 с.
Допоміжна.
1. Станкевич В. 3., Лаушник І. П., Стасюк Б. М., Мартинович Б. Т., Станкевич О. М. Комп'ютерні системи автоматизації інженерних досліджень фірми MacNeal - Schviendler Corporation (MSC). Методичний довідник. Львів - 2004. Дніпропетровський національний університет за-лізничного транспорту Львівський факультет. 80 с.
2. Програмне забезпечення FEMAP 10.3 with NASTRAN NX для проведення інженерних розрахунків інженерних конструкцій методом скінченних елементів.
3. Femap Discussion Forum. https://community.plm.automation siemens.com/t5/Femap - Discussion-Forum/bd-p/femap-forum
Інформаційні ресурси
http://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=12916
https://www.youtube.com/channel/UCTT316-IkOu0RAu_iOZujzQ
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).