Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Metody komputerowe w budownictwie energooszczędnym
Koordynator przedmiotu:
R.Robert Gajewski, dr hab. inż.
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Budownictwo
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
MEKOEN
Semestr nominalny:
7 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Razem 70 godz. = 3 ECTS: obecność na zajęciach laboratoryjnych (ćwiczeniach) 30 godz., obecność na wykładach 15 godz., zapoznanie się z literaturą 5 godz., przygotowanie do zajęć laboratoryjnych 5 godz., wykonanie prac projektowych 15 godz.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Razem 45 godz. = 2 ECTS: obecność na zajęciach laboratoryjnych (ćwiczeniach) 30 godz., obecność na wykładach 15 godz.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Razem 45 godz. = 2 ECTS: obecność na zajęciach laboratoryjnych (ćwiczeniach) 30 godz., wykonanie prac projektowych 15 godz.
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)<br>Podstawy mechaniki konstrukcji prętowych (mechanika teoretyczna, wytrzymałość materiałów, mechanika budowli)<br>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.<br> Zrozumienie podstaw Bezpośredniej Metody Sztywności (<i>Direct Stiffness Method</i>) i jej zastosowania w analizie statycznej konstrukcji prętowych<br> Zapoznanie z teoretycznymi podstawami metod przybliżonego rozwiązywania problemów brzegowych (Metoda Elementów Skończonych) na przykładzie zagadnienia stacjonarnego przepływu ciepła.<br> Zdobycie podstawowej j wiedzy w zakresie optymalizacji zagadnień inżynierskich i matematycznego modelowania tych problemów.<br> 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<br> Bezpośrednia Metoda Sztywności (<i>Direct Stiffness Method</i>): element sprężynki, element pręta, transformacja przemieszczeń i sił, element kratowy, element belkowy, element ramy płaskiej, modelowanie konstrukcji, obciążeń i warunków brzegowych, algorytm metody elementów skończonych, przybliżony charakter obliczeń metodą przemieszczeń. <br> 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. <br> 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
Metody oceny:
Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest zdobycie min. 50% punktów zarówno z części teoretycznej (wykład) jak i praktycznej (ćwiczenia). <br>Wiedza teoretyczna oceniana jest na podstawie sprawdzianów testowych. <br>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. <br>2. Metoda elementów skończonych, O.C. Zienkiewicz, Arkady, 1972. <br>3. Metody komputerowe w inżynierii lądowej, D. Olędzka, M. Witkowski, K. Żmijewski, Wyd. PW, 1992. <br>4. Teoria i metody obliczeniowe optymalizacji, W. Findeisen, J. Szymanowski, A. Wierzbicki, PWN, 1977. <br>5. Fizyka Budowli, S. Grabarczyk, OW PW, 2005
Witryna www przedmiotu:
http://pele.il.pw.edu.pl/moodle/course/view.php?id=59
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt MEKOENW1
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: K1_W01, K1_W04, K1_W12, K1_W15
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W05, T1A_W06, T1A_W07, T1A_W01, T1A_W02, T1A_W04, T1A_W06, T1A_W01, T1A_W03, T1A_W07

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt MEKOENU1
Potrafi zbudowac model obliczeniowy konstrukcji prętowej i przeanalizowac otrzymane wyniki
Weryfikacja: Prace projektowe
Powiązane efekty kierunkowe: K1_U04, K1_U05, K1_U06, K1_U25
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U07, T1A_U08, T1A_U15, T1A_U03, T1A_U05, T1A_U07, T1A_U13, T1A_U01, T1A_U07, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U15, T1A_U03, T1A_U09
Efekt MEKOENU2
Potrafi zbudowac model obliczeniowy dla zagadnienia stacjonarnego przepływu ciepła i dokonać weryfikacji wyników obliczeń.
Weryfikacja: Prace projektowe
Powiązane efekty kierunkowe: K1_U04, K1_U06
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U07, T1A_U08, T1A_U15, T1A_U01, T1A_U07, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U15
Efekt MEKOENU3
Potrafi zbudowac model obliczeniowy dla zagadnienia optymalizacji dla zadań programowania liniowego i optymalizacji konstrukcji
Weryfikacja: Prace projektowe
Powiązane efekty kierunkowe: K1_U04, K1_U05, K1_U06, K1_U24
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U07, T1A_U08, T1A_U15, T1A_U03, T1A_U05, T1A_U07, T1A_U13, T1A_U01, T1A_U07, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U15, T1A_U01, T1A_U02, T1A_U04, T1A_U05, T1A_U09, T1A_U15

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt MEKOENK1
Potrafi pracować samodzielnie i w zespole. Ma świadomość konieczności samokształcenia. Potrafi komunikatywnie prezentowac wyniki własnych prac.
Weryfikacja: Prace projektowe
Powiązane efekty kierunkowe: K1_K01, K1_K03, K1_K06
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K03, T1A_K01, T1A_K05, T1A_K06, T1A_K01, T1A_K07