Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Termomechanika ciał odkształcalnych

Koordynator przedmiotu:

.

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia II stopnia

Program:

Informatyka i Systemy Informacyjne

Grupa przedmiotów:

Wspólne

Kod przedmiotu:

1120-INCAD-MSP-0232

Semestr nominalny:

3 / rok ak. 2023/2024

Liczba punktów ECTS:

5

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

1. godziny kontaktowe – 98 h; w tym a) obecność na wykładach – 30 h b) obecność na ćwiczeniach – 30 h c) obecność na laboratoriach – 30 h d) konsultacje – 5 h e) obecność na egzaminie – 3 h 2. praca własna studenta – 45 h; w tym a) przygotowanie do ćwiczeń – 15 h b) przygotowanie do zajęć laboratoryjnych – 15 h c) przygotowanie do kolokwiów i egzaminu – 15 h Razem 143 h, co odpowiada 5 pkt. ECTS

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

1. obecność na wykładach – 30 h 2. obecność na ćwiczeniach – 30 h 3. obecność na laboratoriach – 30 h 4. konsultacje – 5 h 5. obecność na egzaminie – 3 h Razem 98 h, co odpowiada 4 pkt. ECTS

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

1. obecność na laboratoriach – 30 h 2. przygotowanie do zajęć laboratoryjnych – 15 h Razem 45 h, co odpowiada 2 pkt. ECTS

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład30h
• Ćwiczenia30h
• Laboratorium30h
• Projekt0h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

Analiza matematyczna, Algebra liniowa z geometrią, Modelowanie matematyczne / Równania różniczkowe

Limit liczby studentów:

Bez limitu

Cel przedmiotu:

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z pojęciami i prawami termomechaniki ciał odkształcalnych pod kątem ich zastosowań do komputerowej symulacji ruchu i deformacji rzeczywistych obiektów (w szczególności konstrukcji inżynierskich) pod wpływem obciążeń mechanicznych i termicznych oraz obliczeń wytrzymałościowych tych obiektów. W ramach przedmiotu studenci poznają: - podstawy teoretyczne analizy i algebry tensorów, - metody matematyczne tensorowego opisu deformacji i stanu naprężeń w kontinuum materialnym, - prawa termomechaniki kontinuum materialnego, wyrażone w postaci układu nieliniowych równań różniczkowych cząstkowych na czasoprzestrzennych polach tensorowych, - podstawy formułowania przybliżonych metod numerycznego rozwiązywania tych równań, - metody numeryczne służące do rozwiazywania zagadnień mechanicznych ciał odkształcalnych, - program metody elementów skończonych.

Treści kształcenia:

Wykład i ćwiczenia: Wprowadzenie (podstawowe pojęcia, opis ciągły i dyskretny). Podstawy algebry i analizy tensorowej. Ruch ciała, deformacja, obrót sztywny, odkształcenie. Zasada zachowania masy. Opis stanu naprężenia. Zasady zachowania pędu, momentu pędu, energii mechanicznej. Równania konstytutywne (sprężystość, lepko-sprężystość, sprężysto-plastyczność). Sformułowanie lokalne zagadnienia nieliniowej mechaniki ciała odkształcalnego. Zagadnienia przewodnictwa ciepła. Sprzężenia termo-mechaniczne - sformułowanie lokalne zagadnienia nieliniowej termo-mechaniki ciała odkształcalnego. Zasady i sformułowania wariacyjne zagadnień termomechaniki. Laboratorium: 1. Wprowadzenie do analizy zagadnień mechanicznych ciał odkształcalnych metodą elementów skończonych na przykładzie np. systemu ABAQUS. Objaśnienie metodyki pracy z programem. 2. Budowa modelu numerycznego i opis interaktywnego wprowadzania danych wejściowych (definiowanie geometrii części modelu i przypisywanie im własności materiałowych, składanie części w całość, definiowanie zadania obliczeniowego, definiowanie interakcji pomiędzy częściami modelu, definiowanie warunków brzegowych i obciążeń, dyskretyzacja przestrzenna, uruchamianie bloku obliczeniowego, graficzne i tekstowe przedstawianie wyników, postprocessing). 3. Omówienie specyfiki szczególnych przypadków analizy (analiza dwuwymiarowa i osiowo-symetryczna, analiza z elementami sztywnymi, specyfika zagadnień kontaktowych, analiza termomechaniczna). 4. Samodzielne tworzenie modeli i wykonywanie obliczeń dla trzech konkretnych zagadnień o znaczeniu praktycznym (analiza sztywności połączenia kołkowego, analiza procesu głębokiego tłoczenia blachy, analiza zagadnienia termomechaniki).

Metody oceny:

Ocena końcowa z przedmiotu zależy od liczby punktów uzyskanych z kolokwiów lub egzaminu oraz od sumy punktów uzyskanych z trzech projektów obliczeniowych. W trakcie trwania przedmiotu odbywają się dwa kolokwia pisemne, z których można uzyskać maksymalnie 90 punktów oraz wydawane są trzy projekty obliczeniowe, za które można uzyskać maksymalnie 30 punktów. Punkty zdobyte z obu kolokwiów zaliczone są na poczet egzaminu na zasadzie „terminu zerowego”. Do zaliczenia przedmiotu wymagany jest pozytywny wynik egzaminu i zaliczenie wszystkich projektów obliczeniowych. Skala ocen zależy od liczby punktów zgodnie z regułą: liczba punktów >108 – 5.0, >96 – 4.5, >84 – 4.0, >72– 3.5, >60 – 3.0, <=60 – 2.0.

Egzamin:

tak

Literatura:

1. M. Kleiber, P.Kowalczyk, Wprowadzenie do nieliniowej termomechaniki ciał odkształcalnych, Wyd. IPPT PAN, 2011 2. J. Ostrowska-Maciejewska, Mechanika ciał odkształcalnych, PWN, Warszawa, 1994 3. Y.C. Fung, Podstawy mechaniki ciała stałego, PWN, Warszawa 1969

Witryna www przedmiotu:

brak

Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01

Zna podstawy teoretyczne analizy i algebry tensorów i ich zastosowania do opisu deformacji i stanu naprężeń w kontinuum materialnym
Weryfikacja: ocena dwóch kolokwiów i egzaminu
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2CC_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka W02

Zna sformułowania równań termomechaniki kontinuum materialnego i podstawy przybliżonych metod ich numerycznego rozwiązywania
Weryfikacja: ocena dwóch kolokwiów i egzaminu, ocena postępów pracy podczas ćwiczeń laboratoryjnych wprowadzających w zagadnienie
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2CC_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01

Potrafi biegle posługiwać się pojęciami rachunku tensorowego i interpretować je dla wielkości fizycznych pojawiających się w zagadnieniach mechaniki ciał odkształcalnych
Weryfikacja: ocena dwóch kolokwiów i egzaminu
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2_U02, I2_U06
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U02

Potrafi formułować i rozwiązywać złożone zadania numerycznej symulacji i analizy procesów technicznych metodą elementów skończonych
Weryfikacja: ocena jakości merytorycznej wykonanych projektów obliczeniowych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2_U06, I2CC_U08, I2CC_U09
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka U03

Potrafi krytycznie interpretować wyniki takich symulacji ze świadomością ograniczeń zastosowanych metod numerycznych
Weryfikacja: ocena jakości merytorycznej wykonanych projektów obliczeniowych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2CC_U08, I2CC_U09
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01

Krytycznie ocenia posiadaną wiedzę i odbierane treści
Weryfikacja: ocena dwóch kolokwiów i egzaminu, ocena jakości merytorycznej wykonanych projektów obliczeniowych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Charakterystyka K02

Jest przygotowany do myślenia i działania w sposób kreatywny i przedsiębiorczy oraz samodzielnego formułowania i rozwiązywania zagadnień zastosowania informatyki w technice
Weryfikacja: ocena jakości merytorycznej wykonanych projektów obliczeniowych
Powiązane charakterystyki kierunkowe: I2_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: