Рабочая программа дисциплины «Моделирование и оптимизация материалов и технологических процессов»

Страницы работы

19 страниц (Word-файл)

Фрагмент текста работы

циклов ЕН (Химия, Физика, Математика, Информатика), ОПД (Технология материалов и покрытий, Сопротивление материалов) овладение методологией современного научного и технического эксперимента, научного поиска для установления закономерной связи между химическим составом, структурой, свойствами и  факторами технологических процессов обработки, определения путей и способов повышения свойств материалов и покрытий.

Данная дисциплина необходима для последующего изучения дисциплин цикла СД: Теория и технология термической и химико-термической обработки, Технология получения изделий в машиностроении, Методология выбора материалов и технологий в машиностроении, выполнения курсовых и дипломного проектов. Научно-исследовательская работа и дипломное проектирование студентом невозможно без знаний методов и умений применять методы моделирования и оптимизации.

1.4  Объёмы учебной работы и предусмотренные рабочими учебными планами реализуемой образовательной программы, формы аттестации её результатов

Таблица 1

Характеристика трудоёмкости дисциплины

Виды учебной работы

Семестр

Объёмы учебной работы (в семестре/в неделю), ч.

Объёмы учебной работы в кредитах (зачётных единицах)

Аудиторные занятия

Самостоятельная работа

Всего

1. Предусмотренный рабочим учебным планом объём изучения дисциплины в учебных семестрах:

-всего

7

34/2

51/3

85

2,4

2. По видам аудиторных занятий:

7

лекции

17/1

-

17/1

практические занятия

17/1

-

17/1

3. Аттестация по курсу:

- ачет

7

4. Итого объём дисциплины по семестрам (записи в зачётную книжку):

- зачет

7

85

5. Итого трудоёмкость дисциплины

7

-

-

85

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ


3. КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

3.1 Лекции

Таблица 2

Программа лекций

Семе

стр

Раздел

Наименование темы

Содержание темы

Объем, ч

1

2

3

4

5

7

1.  1

Введение

Роль математического и компьютерного  моделирования  и решения задач оптимизации в комплексной разработке и автоматизации проектирования и подготовки производства в области новых материалов и технологических процессов.

2

7

2.   

Основы научных исследований

Виды научных исследований. Этапы научно-исследовательской работы. Цель научного исследования. Проведение теоретических и экспериментальных исследований. Отчёт НИР. Другие виды документов НИР. Первичные документы НИР.

2

7

3.  2

Основы моделирования материалов и процессов

Принципы, методы и процедуры моделирования как формы отражения, описания и имитации действительных систем (объектов и процессов). Основные виды моделирования: концептуальное, структурно-функциональное, физическое, математическое и компьютерное (имитационное или программное).

3

7

4.  3

Постановка задач оптимизации и поиск оптимальных решений

Классификация и постановка задач оптимизации, условия и критерии оптимальности. Построение целевой функции, многокритериальные задачи оптимизации. Методы решения задач оптимизации: расчетно-аналитические методы, методы поиска оптимума на основе статистических моделей (градиентный метод, метод крутого восхождения, симплексный метод). Составление обобщенных параметров оптимизации.

2

7

5.  4

Моделирование материалов и оптимизация параметров состав - структура  - технологические и эксплуатационные свойства

Принципы, методы и процедуры математического и имитационного моделирования структуры и свойств простых и сложных, в том числе композиционных материалов. Построение статистических моделей по результатам пассивных и активных экспериментов. Использование моделей для решения задач оптимизации состава, структуры и свойств материалов и технологических процессов.

4

7

6.  5

Моделирование технологических процессов производства, и оптимизация их параметров

Общие принципы, методы и процедуры математического и компьютерного моделирования явлений и процессов в технологии производства, обработки, переработки и соединения материалов.

4

Всего

17

3.2. Практические занятия

Таблица 3

Программа практических занятий

Семе стр

Номер л/р

Наименование

Содержание и цель

Объем  ч

1

2

3

4

5

7

1.   

Решение задачи оптимизации содержания хрома в чугуне методом «Золотого сечения»

Оптимизировать содержание меди в чугуне в диапазоне от 0 до 3% с точностью 0,05% методом «Золотого сечения». Параметром оптимизации является предел прочности на разрыв.

4

2.   

Решение задачи оптимизации содержания меди в чугуне методом «Квадратичной интерполяции»

Оптимизировать содержание меди в чугуне в диапазоне от 0 до 3% с точностью 0,05% методом «квадратичной интерполяции». Параметром оптимизации является предел прочности на разрыв.

2

3.   

Оптимизация режимов термообработки бериллиевой бронзы методом покоординатного спуска

Применяя метод покоординатного спуска, оптимизировать режим термообработки бериллиевой бронзы по двум технологическим параметрам.

3

4.   

Решение задачи оптимизации содержания хрома и никеля в чугуне методом «Наискорейшего спуска»

Оптимизировать содержание меди в чугуне в диапазоне от 0 до 2% с точностью 0,05% и содержание никеля в диапазоне от 0 до 3 % с точностью 0.05 % методом «Наискорейшего спуска». Параметром оптимизации является предел прочности на разрыв.

2

5.   

Применение статистического моделирования для решения экстремальных задач технологии обработки материалов

Построение статистических моделей процесса газо-лазерной резки (ГЛР) титановых сплавов, с последующей оптимизацией режимов ГЛР

2

6.   

Оптимизация режимов термической обработки

Решение задач оптимизации метолом линейного программирования

2

Всего

17

3.5. Объем, структура и содержание самостоятельной работы студентов, график ее выполнения

Самостоятельная работа студента при изучении МОСМТП предусматривает следующие виды

- подготовка к лекциям;

- подготовка к практическим занятиям;

- подготовка к контрольным мероприятиям;

- выполнение расчетно-графических заданий;

- выполнение расчетно-графических заданий;

- самостоятельное изучение некоторых теоретических разделов, тематика которых представлена в таблице 3.

Таблица 3

Темы и объём изучения теоретических разделов дисциплины самостоятельно

Номер темы

Тематика самостоятельной работы

Кол-во академических часов

1.   

Методика построения статистической модели численными методами по результатам пассивного эксперимента применительно к параметрам состав – структура - свойства материала

2

2.   

Методика оптимизации состава и структуры  материала по обобщенным параметрам

2

3.   

Разработка программы по расчету и оптимизации процесса охлаждения неограниченной пластины с учетом граничных условий первого рода и внутреннего тепловыделения

4

4.   

Разработка программного блока и решение оптимизационной задачи по расчету напорно-расходных характеристик  каналов в неизотермической постановке  для неньютоновских жидкостей с использованием граничных условий первого рода

4

5.   

Построение статистической модели численным методами по результатам пассивного эксперимента применительно к параметрам «состав – структура – свойства» материала

4

Итого в 9м семестре

16

3.6. Расчетно-графические задания

Расчетно-графические задания (РГЗ) представляют решение задач моделирования и оптимизации. В течении семестра предусмотрено выполнение трех РГЗ. Защита первого РГЗ предусмотрена после 5 недели, второй – после 11 недели и третьей – после 16 недели.

Содержание и методика выполнения РГЗ приведена в методическом пособии:

Физулаков Р.А.  Применение статистического моделирования для решения экстремальных задач технологии обработки материалов: учебное пособие.- Комсомлльск-на-Амуре, 2007. – 101 с. (ISBN 978-5-7765-0609-3)


График самостоятельной работы студентов в 9-ом семестре

Вид самостоятельной работы

Число часов в неделю

Итого по видам работ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Подготовка к лекциям

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

3.2

Подготовка к практическим занятиям

1

1

1

1

1

1

1

1

8

Подготовка к контрольным мероприятиям

1

0,9

1

0,9

3.8

Выполнение расчетно-графических заданий

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

8

Изучение теоретических разделов дисциплины

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

16

Итого в 9-ом семестре

2

2,7

2,2

2,7

2,2

2,7

2,2

2,7

2,2

2,7

2,2

2,7

2,2

2,7

2,2

2,7

2,2

43


4. Технологии и методологическое обеспечение контроля результатов учебной деятельности обучаемых

4.1 Технологии и методическое обеспечение контроля текущей успеваемости студентов

Текущий контроль учебной деятельности студентов и учёт результатов этого контроля по дисциплине в целом позволяет студенту сформировать собственный план работы по изучению курса, способствует обеспечению ритмичности учебной деятельности обучаемых.

Для текущего контроля в данной дисциплине используются следующие подходы:

1) периодическая комплексная оценка результатов (2 раза в течение семестра) учебной деятельности каждого студента с учетом, как аудиторных занятий, так и графика выполнения самостоятельной работы (реализуется преподавателем проверкой посещаемости аудиторных занятий, ритмичности выполнения индивидуальных заданий, проверкой освоения материала и подготовки к выполнению тестов с помощью устного опроса);

2) проведение текущих контрольных мероприятий, а именно тестирования, в том числе с применением ЭВМ (данный подход даёт наиболее достоверные результаты в части освоения студентами учёбного материала). Тестирование включает три этапа. Дисциплина условно разбивается на две части. После изучения первой части студенты тестируются по вопросам, освещённым в первой части дисциплины

Похожие материалы

Информация о работе