Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Объем дисциплины «Оптимальное проектирование» и виды учебной работы

Цели и задачи учебной дисциплины

Целью настоящей дисциплины является изучение методов и критериев оптимального проектирования механизмов и силовых конструкций машин, приборов и аппаратуры. Внимание акцентируется на актуальных проблемах, связанных с оптимизацией несущей способности и функциональных свойств проектируемых изделий машиностроения.

Учебная дисциплина предусматривает изучение критериев оптимизации и основных ограничений, корректной постановки многокритериальных задач, анализ чувствительности, вычислительные алгоритмы и программы оптимального проектирования. Изучаются типовые задачи оптимального проектирования, в том числе постановка задач оптимизации и обоснованный выбор средств их решения.

Место учебной дисциплины в структуре ООП по направлению подготовки

Дисциплина «Оптимальное проектирование» входит в вариативную часть раздела ВС3 профессионального цикла ООП для студентов, обучающихся по направлению «Прикладная механика».

Программой учебной дисциплины предусмотрено чтение лекций, проведение практических занятий, выполнение семестровой расчетно-графической работы. Практические занятия выполняются на основе соответствующих рекомендаций методической базы кафедры.

Дисциплина «Оптимальное проектирование» играет важную роль для подготовки бакалавров по прикладной механике.

Компетенции студента, формируемые в результате освоения дисциплины

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

- способность обобщать, анализировать, воспринимать информацию, ставить цели и выбирать пути ее достижения (ОК–1);

- способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического и компьютерного моделирования в теоретических и расчетно-экспериментальных исследованиях (ОК-10);

- способность уметь использовать фундаментальные законы природы, законы естественнонаучных дисциплин и механики в процессе профессиональной деятельности (ОК-15);

- способность применять физико-математический аппарат, теоретические, расчетные и экспериментальные методы исследований, методы математического и компьютерного моделирования в процессе профессиональной деятельности (ПК-2);

- быть готовым выполнять расчетно-экспериментальные работы в области прикладной механики с использованием современных вычислительных методов, высокопроизводительных вычислительных систем и наукоемких компьютерных технологий, широко распространенных в промышленности систем мирового уровня, и экспериментального оборудования для проведения механических испытаний (ПК-4);

- участвовать в проектировании машин и конструкций с целью обеспечения их прочности, устойчивости, долговечности и безопасности, обеспечения надежности и износостойкости узлов и деталей машин (ПК-8);

- участвовать в работах по поиску оптимальных решений при создании отдельных видов продукции с учетом требований динамики и прочности, долговечности, безопасности жизнедеятельности, качества, стоимости, сроков исполнения и конкурентоспособности (ПК-14);

- использовать современные методы, средства и технологии разработки объектов профессиональной деятельности (ПК-18).

В результате изучения дисциплины студент должен:

- знать: методы и критерии оптимального проектирования механизмов и силовых конструкций машин, приборов и аппаратуры;

- уметь: оптимизировать несущую способность и функциональные свойства проектируемых машиностроительных изделий;

- владеть: программными средствами компьютерной графики, графическими редакторами.

4 Структура и содержание учебной дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единиц (144 часа).

Объем дисциплины «Оптимальное проектирование» и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего часов (зачетных единиц)	Семестры

Аудиторные занятии (всего), в том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (всего), в том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы (кол-во)
Реферат (кол-во)
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)		зачет
Общая трудоемкость (часы)
Общая трудоемкость (зачетные единицы)

4.2 Тематический план учебной дисциплины «Оптимальное проектирование»

Содержание дисциплины и основные дидактические единицы:

	Наименование раздела (темы) дисциплины	Всего	Количество часов по видам занятий
лекций	практич. занятий	самостоят. работа
	Критерии оптимизации в задачах механики конструкций и машин. Целевая функция. Основные типы ограничений. Задачи математического программирования. Методы оптимизации.
	Параметры проектирования. Показатели качества. Векторная параметрическая оптимизация. Корректная постановка многокритериальных задач. Паретооптимальные решения. Не худшие решения.
	Оптимизация формы конструкций, численные методы оптимизации формы.
	Анализ чувствительности конструкций к изменениям конструктивных параметров.
	Динамические задачи оптимизации.
	Конечно-элементный подход.
	Эффективные вычислительные алгоритмы и программы анализа и проектирования
	Решение прикладных задач оптимизации конструкций.
	Решение прикладных задач оптимизации механизмов.
Всего

Содержание учебной дисциплины «Оптимальное проектирование»

№ темы	Содержание
	Понятия оптимального и рационального проектирования силовых конструкций и механизмов. Структурная и параметрическая оптимизация. Задачи математического программирования. Целевая функция. Основные типы ограничений. Методы оптимизации.
	Однокритериальная оптимизация. Примеры постановок задач оптимизации. Минимизация массы при ограничении прочности. Минимизация напряжений при заданной массе. Равнопрочность.
	Корректная постановка многокритериальных задач. Паретооптимальные решения. Не худшие решения.
	Критерии производительности и экономичности механизмов.
	Оптимизация формы конструкций. Оптимизация формы криволинейных стержней и балок. Оптимизация формы оболочек вращения.
	Оптимизация формы и стабилизация размеров при изменении температуры. Численные методы оптимизации формы.
	Устойчивость и чувствительность критических нагрузок к несовершенствам формы.
	Анализ чувствительности конструкций к изменениям конструктивных параметров. Метод продолжения по параметру.
	Динамические задачи оптимизации. Оптимизация при ограничении на динамические прогибы и напряжения.
	Динамические задачи оптимизации. Оптимизация при ограничении на частоты свободных колебаний.
	Конечно-элементный подход. Конечно-элементная модель статики, динамики и устойчивости конструкций. Функции отклика и их параметрическое исследование.
	Методы вычислительного эксперимента в задачах оптимизации.
	Эффективные вычислительные алгоритмы и программы анализа и проектирования. Основные возможности ППП T-Flex.
	Эффективные вычислительные алгоритмы и программы анализа и проектирования. ANSYS, NASTRAN, отечественные ППП.
	Решение прикладных задач оптимизации конструкций. Равнопрочная конструкция.
	Решение прикладных задач оптимизации конструкций. Конструкция минимальной массы.
	Решение прикладных задач оптимизации механизмов. Критерий производительности. Задача оптимизации рычажного механизма.
	Решение прикладных задач оптимизации механизмов. Критерий экономичности. Задача оптимизации многоступенчатого редуктора.

Поиск по сайту: