Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Metody komputerowe (obliczeniowe) w budownictwie
Koordynator przedmiotu:
R.Robert Gajewski, dr hab. inz.
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Budownictwo
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
MEKOMP
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Razem 100 godz. = 4 ECTS: obecność na zajęciach laboratoryjnych (ćwiczeniach) 30 obecność na wykładach 15 przygotowanie do zajęć laboratoryjnych 5 przygotowanie do sprawdzianów 5 wykonanie prac projektowych 20
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Razem 55 godz. = 2,5 ECTS: obecność na zajęciach laboratoryjnych (ćwiczeniach) 30 obecność na wykładach 15. konsultacje wykonywania prac projektowych 10 h
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Razem 65 godz. = 3 ECTS: obecność na zajęciach laboratoryjnych (ćwiczeniach) 30 przygotowanie do zajęć laboratoryjnych 5 przygotowanie do sprawdzianów 10 wykonanie prac projektowych 20
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład15h
  • Ćwiczenia30h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Podstawy algebry i analizy matematycznej (znajomość rachunku macierzowego i różniczkowego) Podstawy arkusza kalkulacyjnego w tym Soler'a. Podstawy fizyki budowli (równanie przepływu ciepła)
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Zapoznanie z ogólnymi zagadnieniami teorii modelowania, pojęciami modelu matematycznego i fizycznego oraz błędami powstającymi na rożnych etapach procesu modelowania. Zdobycie podstawowej j wiedzy w zakresie optymalizacji zagadnień inżynierskich i matematycznego modelowania tych problemów. Zapoznanie z teoretycznymi podstawami metod przybliżonego rozwiązywania problemów brzegowych (Metoda Elementów Skończonych) na przykładzie zagadnienia stacjonarnego przepływu ciepła. Zapoznanie z teoretycznymi i praktycznymi problemami modelowania i symulacji trójwymiarowych zagadnień transportu ciepła i masy (Computational Fluid Dynamics) oraz obliczania energii budynku. Przekazanie wiedzy dotyczącej prawidłowego wykorzystania oprogramowania oraz umiejętności oceny i weryfikacji wyników obliczeń komputerowych.
Treści kształcenia:
Elementy modelowania matematycznego, ogólne zagadnienia teorii modelowania. Matematyczny i numeryczny model problemu fizycznego. Błędy modelowania. Wprowadzenie do zagadnień optymalizacji . Analityczne metody optymalizacji funkcji wielu zmiennych - metody Lagrange’a, Kuhna – Tuckera. Zagadnienia programowania liniowego i programowania całkowitoliczbowego w tym zadania optymalizacji dyskretnej. Problematyka konstrukcji modeli matematycznych dla zagadnień optymalizacyjnych, w szczególności dla trudnych problemów optymalizacji dyskretnej, oraz algorytmów dokładnych i przybliżonych służących do ich rozwiązywania. Podstawy optymalizacji konstrukcji inżynierskich. Teoretyczne podstawy modelowania i dyskretyzacji ośrodków ciągłych. Interpolacja, aproksymacja i ekstrapolacja. Sformułowanie lokalne i globalne zagadnień brzegowych; klasyfikacja metod przybliżonego rozwiązywania; klasyczna metoda różnic skończonych; metoda Ritza i residuów ważonych. Podstawy metody elementów skończonych – stopnie swobody, funkcje kształtu, macierz sztywności elementu, transformacja do układu globalnego, elementy izoparametryczne i całkowanie numeryczne, agregacja macierzy sztywności, uwzględnienie warunków brzegowych; wpływ dyskretyzacji na dokładność obliczeń, kryteria zbieżności metody elementów skończonych; podstawy technik adaptacyjnych. Analiza zadań dwuwymiarowych: ustalony przepływ ciepła. Analiza niestacjonarnego przepływu ciepła. Rozwiązania analityczne dla zagadnień 1D. Numeryczne algorytmy całkowania po czasie - metody jawne i niejawne. Podstawy mechaniki płynów. Dwuwymiarowe zagadnienie Computational Fluid Dynamics. Tworzenie modelu, obliczenia, interpretacja wyników. Zagadnienia 3D. Symulacja zagadnienia dziennego i rocznego zapotrzebowania budynku na energię.
Metody oceny:
Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest zdobycie min. 50% punktów zarówno z części teoretycznej (wykład) jak i praktycznej (ćwiczenia). Wiedza teoretyczna oceniana jest na podstawie sprawdzianów testowych. Umiejętność modelowania skończenie elementowego i posługiwania się programami MES, rozwiązywania zadań optymalizacyjnych oraz posługiwania się oprogramowaniem wspomagającym projektowanie energooszczędne oceniana jest na podstawie trzech projektów (prac domowych).
Egzamin:
nie
Literatura:
1. Metody numeryczne, Z. Fortuna, B. Macukow, J. Wąsowski, WNT, 2001. 2. Metoda elementów skończonych, O.C. Zienkiewicz, Arkady, 1972. 3. Metody komputerowe w inżynierii lądowej, D. Olędzka, M. Witkowski, K. Żmijewski, Wyd. PW, 1992. 4. Teoria i metody obliczeniowe optymalizacji, W. Findeisen, J. Szymanowski, A. Wierzbicki, PWN, 1977. 5. Fizyka Budowli, S. Grabarczyk, OW PW, 2005
Witryna www przedmiotu:
http://pele.il.pw.edu.pl/moodle/course/view.php?id=47
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt MEKOMPW1
Zna teoretyczne podstawy działania programów MES i modelowania konstrukcji prętowych oraz zagadnienia stacjonarnego przepływu ciepła. Zna teoretyczne podstawy optymalizacji w zakresie programowania liniowego oraz optymalizacji konstrukcji inzynierskich.
Weryfikacja: Sprawdziany testowe z wykładów
Powiązane efekty kierunkowe: K2_W01, K2_W03, K2_W04, K2_W05, K2_W16_IZRwB, K2_W19_IZRwB
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W01, T2A_W03, T2A_W07, T2A_W04, T2A_W07, T2A_W04, T2A_W06, T2A_W07, T2A_W01, T2A_W07, T2A_W05, T2A_W06, T2A_W07

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt MEKOMPU1
Potrafi zbudowac model obliczeniowy konstrukcji prętowej i przeanalizowac otrzymane wyniki
Weryfikacja: Prace projektowe
Powiązane efekty kierunkowe: K2_U01, K2_U03
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U09, T2A_U11, T2A_U08, T2A_U11
Efekt MEKOMPU2
Potrafi zbudowac model obliczeniowy dla zagadnienia stacjonarnego przepływu ciepła i dokonać weryfikacji wyników obliczeń.
Weryfikacja: Prace projektowe
Powiązane efekty kierunkowe: K2_U01, K2_U03, K2_U13_IZRwB
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U09, T2A_U11, T2A_U08, T2A_U11, T2A_U08, T2A_U10, T2A_U17, T2A_U18
Efekt MEKOMPU3
Potrafi zbudowac model obliczeniowy dla zagadnienia optymalizacji dla zadań programowania liniowego i optymalizacji konstrukcji
Weryfikacja: Prace projektowe
Powiązane efekty kierunkowe: K2_U01, K2_U13_IZRwB
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U09, T2A_U11, T2A_U08, T2A_U10, T2A_U17, T2A_U18

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt MEKOMPK1
Potrafi pracować samodzielnie i w zespole. Ma świadomość konieczności samokształcenia. Potrafi komunikatywnie prezentowac wyniki własnych prac.
Weryfikacja: Wpisz opis
Powiązane efekty kierunkowe: K2_K01, K2_K05
Powiązane efekty obszarowe: T2A_K03, T2A_K04, T2A_K02