- Nazwa przedmiotu:
- Metody komputerowe IZRwB
- 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. 2013/2014
- Liczba punktów ECTS:
- 3
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- Obliczenie punktów ECTS (75h):
obecność na zajęciach laboratoryjnych (ćwiczeniach) 30
obecność na wykładach 15
przygotowanie do zajęć laboratoryjnych 5
przygotowanie do sprawdzianów5
wykonanie prac projektowych 20
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- Obliczenie punktów ECTS (45h):
obecność na zajęciach laboratoryjnych (ćwiczeniach) 30
obecność na wykładach 15
2 ECTS
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- Obliczenie punktów ECTS (75h):
obecność na zajęciach laboratoryjnych (ćwiczeniach) 30
zapoznanie się z literaturą 5
przygotowanie do zajęć laboratoryjnych 10
przygotowanie do sprawdzianów 10
wykonanie prac projektowych 20
3 ECTS
- 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=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_U02, K2_U03, K2_U08
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_U09, T2A_U11, T2A_U09, T2A_U18, T2A_U08, T2A_U11, T2A_U05
- 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_U02, K2_U03, K2_U04, K2_U14_IZRwB, K2_U15_IZRwB
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_U09, T2A_U11, T2A_U09, T2A_U18, T2A_U08, T2A_U11, T2A_U07, T2A_U09, T2A_U12, T2A_U18, T2A_U19, T2A_U12, T2A_U14, T2A_U11, 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_U09, K2_U13_IZRwB
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_U09, T2A_U11, T2A_U09, T2A_U11, T2A_U12, T2A_U17, 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_K02, K2_K03, K2_K04, K2_K05
Powiązane efekty obszarowe:
T2A_K03, T2A_K04, T2A_K01, T2A_K06, T2A_K05, T2A_K07, T2A_K06, T2A_K07, T2A_K02