Нелінійні задачі механіки будівельних конструкцій та інженерних мереж
Спеціальність: Будівництво та цивільна інженерія
Код дисципліни: 8.192.00.O.029
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Опір матеріалів та будівельна механіка
Лектор: доц., канд. фіз.-мат. наук Стасюк Б. М.
Семестр: 3 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Здатність продукувати інноваційні наукові ідеї, оволодіти методологією наукової та педагогічної діяльності, вирішувати комплексні проблеми в процесі інноваційно-дослідницької та професійної діяльності, проводити оригінальні наукові дослідження у в галузі будівництва і цивільної інженерії на міжнародному та національному рівні.
глибинні знання концептуально-методологічних та методико-прикладних засад будівництва в історичному та сучасному ракурсах, його понятійно-категорійного апарату та практичного досвіду;
здатність ініціювати та проводити оригінальні наукові дослідження, ідентифікувати актуальні наукові проблеми, здійснювати пошук та критичне аналізування інформації, продукувати інноваційні конструктивні ідеї та застосовувати нестандартні підходи до вирішення складних і нетипових завдань;
здатність ініціювати, обґрунтовувати та управляти актуальними науковими проектами інноваційного характеру, самостійно проводити наукові дослідження, взаємодіяти у колективі та виявляти лідерські здібності при виконанні наукових проектів.
Результати навчання: ЗН1. Здатність продемонструвати системні знання сучасних методів проведення наукових досліджень в області будівництва та цивільної інженерії.
ЗН3. Здатність продемонструвати глибинні знання і розуміння класичної та сучасної методологічно-методичної бази наукових досліджень у будівництві, особливостей наукового пізнання, критеріїв науковості знань; особливостей та наслідків конвергенції наук та сучасних технологій.
ЗН4. Здатність продемонструвати знання та розуміння впливу технічних рішень в області будівництва та цивільної інженерії на засадах ідентифікування актуальних наукових проблем, визначення цілей та завдань, формування та критичного аналізування інформаційної бази, обґрунтування та комерціалізації результатів дослідження, формулювання авторських висновків і пропозицій.
ЗН5. Здатність продемонструвати знання та розуміння філософської методології наукового пізнання, психолого-педагогічних аспектів професійно-наукової діяльності, власний науковий світогляд та морально-культурні цінності.
УМ1. Застосовувати отримані знання з суміжних предметних сфер для обґрунтування нових теоретичних та практичних рекомендацій в області будівництва та цивільної інженерії.
УМ2. Використовувати отримані знання та розуміння у процесі розв’язування науково-практичних задач в області теоретичних
досліджень, враховуючи методологічні особливості.
УМ3. Здатність оцінити доцільність та можливість застосування нових методів і технологій при вирішенні завдань у галузі будівництва та цивільної інженерії, аргументувати вибір методів розв’язування науково-прикладних завдань, критично оцінювати отримані результати та захищати прийняті рішення.
УМ5. Самостійно виконувати експериментальні наукові дослідження та оцінювати доцільність використання існуючих методів випробувань та критично оцінювати отримані результати.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: • Вища математика (диференціальне та інтегральне числення, лінійна алгебра, диференціальні рівняння)
• Фізика (механіка, термодинаміка, основи фізики твердих тіл)
• Теоретична механіка (статика, кінематика, динаміка)
• Опір матеріалів (поняття про напруження і деформації, аналіз напруженого стану в точці тіла, геометричні характеристики перерізів, розтяг, кручення, згин стрижнів, потенціальна енергія пружної деформації, коливання конструкцій, технічна теорія удару).
Короткий зміст навчальної програми: Курс "Нелінійні задачі механіки будівельних конструкцій та інженерних мереж" належить до спеціальних курсів, що вивчається аспірантами будівельних спеціальностей. Він ґрунтується на знаннях, отриманих при вивченні дисциплін "Вища математика", "Фі-зика", "Числові методи та інформаційні технології в будівництві", "Опір матеріалів" на бакалаврському рівні та «Автоматизований розрахунок будівельних конструкцій» на магістерському рівні. Курс направлений на розвиток у аспірантів навиків застосування сучасних чисельних методів розрахунку складних інженерних конструкцій в наукових дослідженнях. Основна увага приділяється теорії і практичному застосуванню методу скінчених елементів в нестандартних нелінійних задачах міцності інженерних систем. Цей спецкурс дає змогу більш повно та глибоко познайомитися з розрахунком складних конструкцій та споруд, що знаходяться в умовах складного опору, дії динамічних навантажень, фізичної та геометричної нелінійності.
Опис: Сучасні програмні засоби скінчено-елементного аналізу нелінійних задач теорії пружнасті та пластичності. Короткі характеристики деяких програмних комплексів. Переваги програмного комплексу FEMAP та NASTRAN NX при розв’язуванні нелінійних задач механіки суцільного середовища.
Загальна схема алгоритму методу скінчених елементів з врахуванням фізичної нелінійності матеріалу. Ідеалізація. Явне і неявне моделювання. Ідеальна пружно-пластична модель матеріалу. Білінійна модель матеріалу. Анізотропія.
Нестаціонарна теплопровідність ізотропного середовища з внутрішніми рухомими джерелами теплоти та зовнішнім нелінійним тепловим потоком.
Моделювання фізичної нелінійної пружності матеріалу покроковим алгоритмом. Предикатор-коректор.
Пружно-пластична поведінка сипких ізотропних матеріалів. Неявний алгоритм зворотного відображення
Геометрично та конструктивно нелінійні задачі механіки будівельних конструкцій. Універсальний нелінійний стрижневий скінчений елемент. Односторонні зв’язки.
Перспективи наукових досліджень в галузі нелінійної механіки суцільного середовища методом граничних елементів
Методи та критерії оцінювання: Оцінка поточного контролю студента здійснюється за результатом успішного виконання та захисту лабораторних робіт та розрахунково-графічної роботи, для студентів-заочників – виконання контрольних робіт.
Форма семестрового контролю – екзамен.
Критерії оцінювання результатів навчання: Побудова гібридної скінчено-елементної моделі конструкції з використанням скінчених елементів різного типу (30 балів)
Екзамен 70 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: 1. Lurie A. I., Nonlinear Theory of Elasticity, Paperback: North Holland, 2012. – 632 p.
2. Зенкевич О.К. Метод конечных элементов в технике /Пер. с англ. - М.: Мир, 1975. – 541 с.
3. Nonlinear Elasticity: Theory and Applications (London Mathematical Society Lecture Note Series No 282) / Editors Y.B. Fu, R.W. Ogden. Cambridge: Cambridge University Press, 2001. XI – 525 p.
4. Рудаков К.Н. FEMAP 10.2.0. Геометрическое и конечно-элементное моделирование конс-трукций. - К.: КПИ, 2011. – 317 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).