- Nazwa przedmiotu:
- Metody obliczeniowe w biomechanice
- Koordynator przedmiotu:
- Dr inż. Paweł Wymysłowski
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Robotyka i Automatyka
- Grupa przedmiotów:
- Specjalnościowe
- Kod przedmiotu:
- ML.NS737
- Semestr nominalny:
- 5 / rok ak. 2021/2022
- Liczba punktów ECTS:
- 5
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1. Liczba godzin kontaktowych: 65, w tym:
a) wykłady - 30 godz.,
b) laboratoria – 15 godz.,
c) projekt– 15 godz.,
d) konsultacje – 5 godz.
2. Praca własna studenta – 50 godzin, w tym:
a) 25 godz. – przygotowywanie się do kolokwiów przeprowadzanych na wykładzie i ćwiczeniach,
b) 25 godz. – sporządzanie raportów z przeprowadzonych ćwiczeń laboratoryjnych.
Razem - 115 godz. = 4 punkty ECTS.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 2.5 punktu ECTS - liczba godzin kontaktowych: 65, w tym:
a) wykłady - 30 godz.,
b) laboratoria – 15 godz.,
c) projekt – 15 godz.,
c) konsultacje – 5 godz.
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 1,6 punktu ECTS - 40 godzin, w tym:
1) udział w laboratoriach – 15 godz.,
2) 25 godz. – sporządzanie raportów z przeprowadzonych ćwiczeń laboratoryjnych.
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład30h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium15h
- Projekt15h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Osiągnięcie efektów kształcenia przedmiotu "Metody elementów skończonych I".
- Limit liczby studentów:
- min.15, grupy labor. 12 os.
- Cel przedmiotu:
- Przekazanie wiedzy potrzebnej do analiz wybranych zagadnień bioinżynierii metodą elementów skończonych.
- Treści kształcenia:
- Modelowanie MES ortotropowych właściwości tkanek kostnych. Zaawansowane modele związków konstytutywnych – pełzanie i relaksacja, funkcjonalna adaptacja tkanek. Utrata stateczności konstrukcji odkształcalnej. Zagadnienia termiczne. Modelowanie warunków kontaktu na powierzchni implant-tkanka kostna. Nieliniowe modele implantów, protez i stabilizatorów. Modelowanie parametryczne i optymalne projektowanie w inżynierii ortopedycznej.
Zajęcia zostały przygotowane i będą przeprowadzone z wykorzystaniem oprogramowania wspomagającego obliczenia inżynierskie ANSYS.
- Metody oceny:
- Ocena sprawdzianu przeprowadzonego na wykładzie, ocena pracy studenta podczas wykonywania zadań w laboratorium, ocena samodzielnie wykonanego projektu.
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- Zalecana literatura:
1. Bijak-Żochowski M., Jaworski A., Krzesiński G., Zagrajek T.: Mechanika Materiałów i Konstrukcji, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2006.
2. Zagrajek T., Krzesiński G., Marek P.: Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2006.
3. Biocybernetyka i inzynieria biomedyczna 2000. Tom 5: Biomechanika i inżynieria rehabilitacyjna (red. M. Nałęcz),Akademicka Oficyna Wydawnicza 2004 .
4. Materiały dostarczone przez wykładowcę.
Dodatkowa literatura:
1. Saeed Moaveni: Finite Element Analysis. Theory and Application with ANSYS, Paerson Ed. 2003.
2. Introduction to Bioengineering, Edited by S.A. Berger, W. Goldsmith, E.R. Lewis, Oxford Univ. Press 1996.
3. Fung. Y.C. , Biomechanics. Motion, Flow, Stress and Growth, Springer-Verlag 1998.
4. Materiały dostarczone przez wykładowcę.
- Witryna www przedmiotu:
- -
- Uwagi:
- -
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka ML.NS737_W1
- Znajomość podstawowych modeli opisu tkanek żywych i odpowiednich metod analizy MES.
Weryfikacja: Sprawdzian teoretyczny i ocena wykonywania przez studenta ćwiczeń w modelowaniu (laboratorium komputerowe).
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
AiR1_W01, AiR1_W04, AiR1_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P6S_WG.o
- Charakterystyka ML.NS737_W2
- Znajomość zasad budowy modeli obliczeniowych typowych układów implant-kość.
Weryfikacja: Sprawdzian teoretyczny, ocena pracy studenta nad modelami (laboratorium komputerowe), ocena raportów z wykonanych ćwiczeń.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
AiR1_W04, AiR1_W08, AiR1_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG
- Charakterystyka ML.NS737_W3
- Znajomość zjawisk zachodzących w kontakcie implant-kość i zasad ich modelowania.
Weryfikacja: Sprawdzian i ocena wykonywania przez studenta ćwiczeń z modelowania MES w ramach laboratorium komputerowego.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
AiR1_W01, AiR1_W04, AiR1_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_WG.o, P6U_W, III.P6S_WG
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka ML.NS737_U1
- Umiejętność wykorzystywania MES i programu ANSYS do budowy zaawansowanych modeli obliczeniowych w inżynierii ortopedycznej.
Weryfikacja: Sprawdzian na wykładzie i ocena wykonywania przez studenta zadań w ramach ćwiczeń laboratoryjnych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
AiR1_U05, AiR1_U07, AiR1_U11, AiR1_U14
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
- Charakterystyka ML.NS737_U2
- Umiejętność interpretacji wyników MES i oceny możliwości metody w biomechanice.
Weryfikacja: Ocena wykonywania przez studenta zadań w ramach laboratorium komputerowego, ocena raportów obliczeniowych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
AiR1_U01, AiR1_U03, AiR1_U07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_U, I.P6S_UW.o, I.P6S_UK, III.P6S_UW.o
- Charakterystyka ML.NS737_U3
- Umiejętność przygotowywania raportów z analiz obliczeniowych MES.
Weryfikacja: Ocena raportów z obliczeń realizowanych w trakcie laboratorium.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
AiR1_U03, AiR1_U04, AiR1_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_UK, P6U_U, I.P6S_UW.o