ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
| Цель освоения дисциплины «Введение в математическое моделирование машин» - сформировать у будущего бакалавра знания, умения и навыки, необходимые для формирования следующих компетенций: |
| ОПК-3: способностью использовать современные информационные технологии, прикладные программные средства при решении задач профессиональной деятельности |
| ПК-1: способностью применять способы рационального использования необходимых видов ресурсов в машиностроительных производствах, выбирать основные и вспомогательные материалы для изготовления их изделий, способы реализации основных технологических процессов, аналитические и численные методы при разработке их математических моделей, а также современные методы разработки малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых машиностроительных технологий |
МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫВ СТРУКТУРЕ ООП ВО
| Базовая часть | Вариативная часть | Факультатив | |
| Обязательная дисциплина | Дисциплина по выбору | ||
| + |
| В следующей таблице приведены предшествующие и последующие дисциплины, направленные на формирование компетенций, заявленных в разделе «Цели освоения дисциплины» |
| Наименование компетенции | Предшествующие дисциплины | Последующие дисциплины (группы дисциплин) |
| Общекультурные компетенции | ||
| — | — | — |
| Профессиональные компетенции | ||
| ОПК-3: способностью использовать современные информационные технологии, прикладные программные средства при решении задач профессиональной деятельности | Информатика и ИКТ | Управление системами и процессами / Управление качеством и сертификация / Управление системами и процессами / Управление качеством и сертификация |
| ПК-1: способностью применять способы рационального использования необходимых видов ресурсов в машиностроительных производствах, выбирать основные и вспомогательные материалы для изготовления их изделий, способы реализации основных технологических процессов, аналитические и численные методы при разработке их математических моделей, а также современные методы разработки малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых машиностроительных технологий | Технологические процессы в машиностроении | Математические методы управления качеством машин и технологических процессов Материаловедение |
ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
| В результате освоения дисциплины у обучающегося должны быть сформированы знания, умения, навыки | |
| Знать | |
| ОПК-3 | основные виды геометрических моделей в машиностроительных САПР |
| ПК-1 | основные принципы моделирования деталей и сборочных единиц |
| Уметь | |
| ОПК-3 | разрабатывать пространственные геометрические модели в машиностроительных САПР |
| ПК-1 | выбирать оптимальные методы моделирования деталей и сборочных единиц |
| Владеть | |
| ОПК-3 | навыками создания пространственных геометрических моделей в машиностроительных САПР |
| ПК-1 | навыками инженерного анализа деталей и сборочных единиц |
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
СТРУКТУРА ДИСЦИПЛИНЫ
| Общая трудоемкость дисциплины составляет 4,0 зачетных единиц, 144 часов |
| Дисциплина изучается в 4 семестре |
| Формы промежуточного контроля: семестр 4 - экзамен |
| № раздела / модуля | Наименование раздела дисциплины | Виды учебной нагрузки и их трудоемкость в часах | Компетенции | |||||
| Лекции | Практ/Семинар | Лабор/КомпПракт | СРС | Всего часов | ОПК-3: | ПК-1: | ||
| Семестр 4 | ||||||||
| Методы и технологии конструирования изделий | + | + | ||||||
| Моделирование процессов формообразования деталей | + | + | ||||||
| Экзамен | + | + | ||||||
| Всего за семестр | ||||||||
| ИТОГО |
| Лекция,мастер-класс - передача учебной информации от преподавателя к студентам, как правило с использованием компьютерных и технических средств, направленная в основном на приобретение студентами новых теоретических и фактических знаний |
| Лабораторная работа- компьютерный лабораторный практикум (Лб.раб.)- практическая работа студента под руководством преподавателя, связанная с использованием учебного, научного или производственного оборудования (приборов, устройств, компьютеров и др.), компьютерным моделированием, направленная в основном на приобретение новых фактических знаний и практических умений. |
| Самостоятельная работа- изучение студентами теоретического материала, подготовка к лекциям, лабораторным работам, практическим и семинарским занятиям, оформление конспектов лекций, написание рефератов, отчетов, курсовых работ, проектов, работа в электронной образовательной среде и др. для приобретения новых теоретических и фактических знаний, теоретических и практических умений |
| Консультация -индивидуальное общение преподавателя со студентом, руководство его деятельностью с целью передачи опыта, углубления теоретических и фактических знаний, приобретенных студентом на лекциях, в результате самостоятельной работы, в процессе выполнения курсового проектирования и др. |
| Курсовое проектирование- познавательная деятельность студента, связанная с выполнением проекта технического объекта, системы, прибора, технологии и др. (удовлетворяющего заданным требованиям при определенных ограничениях), направленная в основном на приобретение новых фактических знаний и практических умений |
Содержание (дидактика) дисциплины
| Раздел 1 Методы и технологии конструирования изделий | |
| 1. 1 | Классификация подходов к конструированию изделий. Процесс формирования моделей изделий. Классификация и задачи систем автоматизированного проектирования (CAD/CAM). Математическое обеспечение автоматизированного проектирования. Основные понятия моделирования. Классификация математических моделей. Параметры качества математических моделей. |
| 1. 2 | Основы геометрического моделирования деталей. Понятие геометрической модели. Исторический обзор систем геометрического моделирования. Современные концепции геометрического моделирования. Математические основы геометрических моделей. Классификации геометрических моделей. Поверхностное моделирование объектов. Построение каркаса модели. Системы координат, способы моделирования линий в пространстве, способы моделирования поверхностей. Твёрдотельное моделирование объектов. Понятие твердого тела, основные подходы твердотельного моделирования, методы построения 3D моделей, геометрические операции, параметризация геометрических моделей. |
| 1. 3 | Моделирование объёмных сборок. Понятие модели сборки, возможности технологий компьютерного моделирования объёмных сборок, базовые функции моделирования объёмных сборок, организация процессов разработки сложных технических объектов. |
| 1. 4 | Инженерный анализ методом конечных элементов. Понятие инженерного анализа. CAE-системы, область применения, место CAE в процессе проектирования изделий. Классификация методов инженерного анализа. Математическая основа инженерного анализа. Метод конечных элементов. Алгоритм анализа методом конечных элементов: дискретизация, аппроксимация, задание граничных условий и свойств материала, формирование системы уравнений, получение и анализ результатов. Ошибки метода конечных элементов. Примеры реализации метода конечных элементов. Коммерческие системы инженерного анализа. |
| Раздел 2 Моделирование процессов формообразования деталей | |
| 2. 1 | Методы и технологии прототипирования. Понятие и функции прототипа, практическое применение прототипов, методика построения физической модели (прототипа), изготовление моделей с помощью LOM-технологии, изготовление моделей с помощью SLA-технологии, изготовление моделей с помощью SGC-технологии, изготовление моделей с помощью технологии селективного спекания порошковых материалов, изготовление моделей с помощью MJM-технологии. |
| 2. 2 | Операционные технологические процессы для обработки на станке с ЧПУ. Расчет траектории движения инструмента. Виртуальный контроль траектории инструмента. Контроль точности обработки. Алгоритмы оптимизации траектории инструмента. Особенности 5-координатной обработки. Методы создания 3D моделей операционных заготовок. |
Лекции
| № лекции | Номер раздела дисциплины | Объем, часов | Тема лекции (содержание) |
| Семестр 4 | |||
| Методы и технологии конструирования изделий Классификация подходов к конструированию изделий. Процесс формирования моделей изделий. Классификация и задачи систем автоматизированного проектирования (CAD/CAM). Математическое обеспечение автоматизированного проектирования. Основные понятия моделирования. Классификация математических моделей. Параметры качества математических моделей. | |||
| Основы геометрического моделирования деталей Понятие геометрической модели. Исторический обзор систем геометрического моделирования. Современные концепции геометрического моделирования. Математические основы геометрических моделей. Классификации геометрических моделей. | |||
| Поверхностное моделирование объектов. Построение каркаса модели. Системы координат, способы моделирования линий в пространстве, способы моделирования поверхностей. | |||
| Твёрдотельное моделирование объектов. Понятие твердого тела, основные подходы твердотельного моделирования, методы построения 3D моделей, геометрические операции, параметризация геометрических моделей. | |||
| Моделирование объёмных сборок Понятие модели сборки, возможности технологий компьютерного моделирования объёмных сборок, базовые функции моделирования объёмных сборок, организация процессов разработки сложных технических объектов. | |||
| Инженерный анализ методом конечных элементов Понятие инженерного анализа. CAE-системы, область применения, место CAE в процессе проектирования изделий. Классификация методов инженерного анализа. Математическая основа инженерного анализа. Метод конечных элементов. Алгоритм анализа методом конечных элементов: дискретизация, аппроксимация, задание граничных условий и свойств материала, формирование системы уравнений, получение и анализ результатов. Ошибки метода конечных элементов. Примеры реализации метода конечных элементов. Коммерческие системы инженерного анализа | |||
| Методы и технологии прототипирования Понятие и функции прототипа, практическое применение прототипов, методика построения физической модели (прототипа), изготовление моделей с помощью LOM-, SLA-, SGC-технологии, изготовление моделей с помощью технологии селективного спекания порошковых материалов, изготовление моделей с помощью MJM-технологии. | |||
| Операционные технологические процессы для обработки на станке с ЧПУ Расчет траектории движения инструмента. Виртуальный контроль траектории инструмента. Контроль точности обработки. Алгоритмы оптимизации траектории инструмента. Особенности 5-координатной обработки. Методы создания 3D моделей операционных заготовок. | |||
| Особенности 5-координатной обработки. Методы создания 3D моделей операционных заготовок. | |||
| Всего за семестр: | |||
| Итого: |
Практические занятия
Практические занятия не предусмотрены
Лабораторные работы (компьютерный практикум)
| № л/р | Номер раздела дисциплины | Наименование лабораторной работы(содержание) | Тип лаборатории | Трудоемкость, часов |
| Семестр 4 | ||||
| Геометрическое моделирование деталей машин. Моделирование на основе конструктивной твердотельной геометрии | дисп. класс | |||
| Геометрическое моделирование деталей машин. Моделирование на основе эскизов | дисп. класс | |||
| Геометрическое моделирование объёмных сборок. Виды сборочных сопряжений | дисп. класс | |||
| Геометрическое моделирование объёмных сборок. Моделирование сборок «снизу-вверх» | дисп. класс | |||
| Геометрическое моделирование объёмных сборок. Деловая игра «Конструкторское бюро» | дисп. класс | |||
| Инженерный анализ методом конечных элементов. Расчёты на прочность деталей машин | дисп. класс | |||
| Моделирование процессов формообразования деталей. Черновое фрезерование | дисп. класс | |||
| Моделирование процессов формообразования деталей. Фрезерование с фиксированной осью инструмента | дисп. класс | |||
| Моделирование процессов формообразования деталей. Точение | дисп. класс | |||
| Всего за семестр: | ||||
| Итого: |