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

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

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

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

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

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