- Nazwa przedmiotu:
- Dynamika układów wieloczłonowych I
- Koordynator przedmiotu:
- prof. dr hab. inż. Janusz Frączek, dr hab. inż. Marek Wojtyra
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Automatyka i Robotyka
- Grupa przedmiotów:
- Obowiązkowe
- Kod przedmiotu:
- NK313
- Semestr nominalny:
- 6 / rok ak. 2013/2014
- Liczba punktów ECTS:
- 4
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1. Liczba godzin kontaktowych: 50, w tym:<br />
a) wykład – 15 godz.<br />
b) ćwiczenia – 15 godz.<br />
c) laboratoria – 15 godz.<br />
d) konsultacje – 5 godz.<br /><br />
2. Praca własna studenta: 50 godzin, w tym:<br />
a) realizacja pracy domowej, polegającej na dokonaniu analizy kinematycznej mechanizmu przy pomocy samodzielnie napisanego programu (w środowisku MATLAB-a) oraz z wykorzystaniem profesjonalnego pakietu do obliczeń metodą układów wieloczłonowych (ADAMS-a) – 35 godzin, <br />
b) przygotowywanie się do testu zaliczeniowego – 15 godzin.<br /><br />
RAZEM: 100 godzin – 4 punkty ECTS.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 2 punkty ECTS – 50 godzin kontaktowych, w tym:<br />
a) wykład – 15 godz.<br />
b) ćwiczenia – 15 godz.<br />
c) laboratoria – 15 godz.<br />
d) konsultacje – 5 godz.
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 2,6 punktu ECTS – 65 godzin, w tym:<br />
a) udział w ćwiczeniach – 15 godz.<br />
b) udział w laboratoriach – 15 godz.<br />
c) realizacja pracy domowej, polegającej na dokonaniu analizy kinematycznej mechanizmu przy pomocy samodzielnie napisanego programu (w środowisku MATLAB-a) oraz z wykorzystaniem profesjonalnego pakietu do obliczeń metodą układów wieloczłonowych (ADAMS-a) – 35 godzin.
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład15h
- Ćwiczenia15h
- Laboratorium15h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- 1. Znajomość algebry, geometrii, analizy matematycznej w zakresie wykładanym na wcześniejszych latach studiów.<br />
2. Znajomość mechaniki w zakresie wykładanym na wcześniejszych latach studiów. <br />
3. Posiadanie podstawowej wiedzy i umiejętności w zakresie metod numerycznych i języków programowania.
- Limit liczby studentów:
- 72
- Cel przedmiotu:
- 1. Przygotowanie do samodzielnego formułowania i rozwiązywania zagadnień z dziedziny układów wieloczłonowych. <br />
2. Przygotowanie do korzystania z profesjonalnego oprogramowania inżynierskiego w zakresie modelowania układów wieloczłonowych.
- Treści kształcenia:
- <b>Wykłady i ćwiczenia </b><br />
• Położenie i orientacja członów w przestrzeni. Matematyczny opis układu wieloczłonowego w różnych współrzędnych.<br />
• Ruchliwość i więzy nadmiarowe. Niezależność więzów, usuwanie więzów nadmiarowych. <br />
• Pary kinematyczne i równania więzów. Więzy kierujące. Obliczanie macierzy Jacobiego. <br />
• Sformułowanie i rozwiązanie zagadnienia kinematyki. Składanie mechanizmu. Konfiguracje osobliwe. <br />
• Algorytm i struktura programu do zautomatyzowanej analizy kinematycznej mechanizmów.<br />
• Siły i momenty sił. Równania ruchu członu sztywnego.<br />
• Równania ruchu układu wieloczłonowego. Reakcje więzów.<br />
• Zadania odwrotne i proste dynamiki. Stabilizacja więzów. Struktura programu do zautomatyzowanej analizy dynamicznej mechanizmów.<br />
• Metody całkowania równań ruchu w postaci RRZ (równań różniczkowych zwyczajnych) i RRA (równań różniczkowo-algebraicznych).<br /><br />
<b>Laboratoria</b><br />
• Wprowadzenie do modelowania kinematyki i dynamiki układów wieloczłonowych. Podstawy obsługi pakietu ADAMS. <br />
• Modelowanie członów i par kinematycznych.<br />
• Modelowanie sił. Uruchamianie symulacji. Przetwarzanie i prezentacja wyników.<br />
• Parametryzacja modelu układu wieloczłonowego. Obliczenia optymalizacyjne.<br />
• Podstawy modelowania sił kontaktu. Wykorzystanie funkcji stanu.<br />
• Modelowanie mechanizmu krzywkowego. Zaawansowane modelowanie sił kontaktu.<br />
• Analiza mechanizmów z więzami nadmiarowymi. Wyznaczanie reakcji w parach kinematycznych.<br />
• Składanie mechanizmu i narzucanie warunków początkowych. Linearyzacja modelu.
- Metody oceny:
- Ocenie podlega praca domowa (40% oceny końcowej) oraz test zaliczeniowy (60% oceny końcowej). Szczegóły systemu oceniania są opublikowane pod adresem: http://tmr.meil.pw.edu.pl (zakładka Dla Studentów).<br />
Praca własna: praca domowa, polegająca na dokonaniu analizy kinematycznej mechanizmu przy pomocy samodzielnnie napisanego programu (w środowisku MATLAB-a) oraz z wykorzystaniem profesjonalnego pakietu do obliczeń metodą układów wieloczłonowych (ADAMS-a).
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- 1. Frączek J., Wojtyra M.: Kinematyka układów wieloczłonowych. Metody obliczeniowe. WNT, 2008. <br />
2. Wojtyra M, Frączek J.: Metoda układów wieloczłonowych w dynamice mechanizmów. Ćwiczenia z zastosowaniem programu ADAMS. OWPW, 2007. <br />
3. Nikravesh P.E.: Computer-Aided Analysis of Mechanical Systems. Prentice Hall, 1988. <br />
4. Haug E.J.: Computer-Aided Kinematics and Dynamics of Mechanical Systems. Volume I: Basic Methods, Allyn and Bacon, 1989. <br />
5. Garcia de Jalon J., Bayo E.: Kinematic and Dynamic Simulation of Multibody Systems. Springer-Verlag, 1994. <br />
Dodatkowa literatura: materiały na stronie http://tmr.meil.pw.edu.pl (zakładka Dla Studentów).
- Witryna www przedmiotu:
- index.php?/pol/content/view/full/341
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Efekt NK313_W1
- Student zna podstawy analizy kinematycznej mechanizmów i układów wieloczłonowych
Weryfikacja: Test końcowy oraz projekt obliczeniowy w śordowisku MATLAB-a i z zastosowaniem pakietu komercyjnego
Powiązane efekty kierunkowe:
AiR1_W01, AiR1_W04, AiR1_W08, AiR1_W14
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W01, T1A_W07, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W07, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W04
- Efekt NK313_W2
- Student ma wiedzę na temat zapisu równań ruchu mechanizmów i układów wieloczłonowych
Weryfikacja: Test końcowy oraz projekt obliczeniowy w środowisku MATLAB-a i z zastosowaniem programu komercyjnego
Powiązane efekty kierunkowe:
AiR1_W01, AiR1_W04, AiR1_W08
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W01, T1A_W07, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W07
- Efekt NK313_W3
- Student ma podstawową wiedzę na temat metod całkowania równań ruchu układów wieloczłonowych
Weryfikacja: Test końcowy oraz projekt obliczeniowy w środowisku MATLAB-a i z zastosowaniem programu komercyjnego
Powiązane efekty kierunkowe:
AiR1_W01, AiR1_W08
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W01, T1A_W07, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W07
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Efekt NK313_U1
- Student potrafi zapisać równania kinematyki mechanizmu i układu wieloczłonowego o złożonej strukturze
Weryfikacja: Projekt obliczeniowy w środowisku MATLAB-a i z zastosowaniem programu komercyjnego
Powiązane efekty kierunkowe:
AiR1_U01, AiR1_U05
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U01, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U15
- Efekt NK313_U2
- Student potrafi rozwiązać numerycznie równania kinematyki
Weryfikacja: Projekt obliczeniowy w środowisku MATLAB-a i z zastosowaniem programu komercyjnego
Powiązane efekty kierunkowe:
AiR1_U05, AiR1_U14
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U08, T1A_U09, T1A_U15, T1A_U08, T1A_U09
- Efekt NK313_U3
- Student potrafi zapisać równania ruchu złożonych mechanizmów
Weryfikacja: Test zaliczeniowy oraz projekt obliczeniowy w środowisku MATLAB-a i z zastosowaniem programu komercyjnego
Powiązane efekty kierunkowe:
AiR1_U05, AiR1_U20
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U08, T1A_U09, T1A_U15, T1A_U05
- Efekt NK313_U4
- Student potrafi przeprowadzić analizę dynamiczną prostych mechanizmów z wykorzystaniem współczesnych narzędzi projektowania i analizy
Weryfikacja: Projekt obliczeniowy w środowisku MATLAB-a i z zastosowaniem programu komercyjnego
Powiązane efekty kierunkowe:
AiR1_U05, AiR1_U11, AiR1_U14
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U08, T1A_U09, T1A_U15, T1A_U14, T1A_U15, T1A_U08, T1A_U09
- Efekt NK313_U5
- Student potrafi – pracując w zespole – rozwiązać zadanie inżynierskie z dziedziny modelowania układów wieloczłonowych
Weryfikacja: Projekt obliczeniowy w środowisku MATLAB-a i z zastosowaniem programu komercyjnego
Powiązane efekty kierunkowe:
AiR1_U02, AiR1_U04
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U02, T1A_U03, T1A_U04
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Efekt NK313_K1
- Student ma świadomość współodpowiedzialności za zadania realizowane w zespole
Weryfikacja: Ocena prac nad projektem obliczeniowym, przeprowadzana podczas konsultacji i zaliczenia końcowego
Powiązane efekty kierunkowe:
AiR1_K04
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_K03, T1A_K04