Nazwa przedmiotu: MODELOWANIE I SYMULACJA PROCESÓW WYTWARZANIA Modeling and Simulation of Manufacturing Processes Kierunek: Mechatronika Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy specjalności PSM Rodzaj zajęć: wykład, laboratorium Forma studiów: stacjonarne Poziom kwalifikacji I stopnia Liczba godzin/tydzień: 1W, 2L Kod przedmiotu: S1_11 Rok: IV Semestr: VII Liczba punktów: 4 ECTS I KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE C1. Przekazanie studentom podstawowej wiedzy z zakresu C2. Zapoznanie studentów z możliwościami stosowania metody elementów skończonych w modelowaniu procesów wytwarzania. C3. Nabycie przez studentów umiejętności w zakresie przygotowania i realizacj komputerowej typowego technologicznego. WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Student zna zagadnienia z zakresu algebry, mechaniki, wytrzymałości materiałów, inżynierii wytwarzania i podstaw metody elementów 2. Student posiada podstawowe umiejętności w obsłudze komputerów. 3. samodzielne poszerzać swoją wiedzę. EFEKTY KSZTAŁCENIA EK 1 wyjaśnić podstawowe zagadnienia EK 2 środowisko obliczeniowe wykorzystujące metodę elementów EK 3 pozyskać informacje z właściwych źródeł dotyczące wytwarzania, opracować je i zaprezentować. EK4 komputerowego MES oraz właściwie dobrać moduły i opcje, aby symulacji technologicznego. EK5, na podstawie przeprowadzonej symulacji komputerowej, dokonać analizy typowego technologicznego, w tym zidentyfikować jego kluczowe parametry oraz zinterpretować otrzymane wyniki.
TREŚCI PROGRAMOWE Forma zajęć WYKŁAD Liczba godzin W 1 Model. Modelowanie, etapy. Modelowanie fizyczne. Modelowanie 1 matematyczne. Rozwiązanie przybliżone. W 2 Metoda reszt ważonych. Metoda Galerkina. 1 W 3 Podstawowe pojęcia stosowane w metodzie elementów skończonych (MES). 1 Algorytm obliczeń w MES. Twierdzenia matematyczne stosowane w MES. W 4 Podział obszaru na elementy skończone. Elementy 1-D, 2-D, 3-D. Macierz 1 sztywności elementu. Funkcja kształtu. W 5 Płaski stan naprężenia i odkształcenia. Macierz odkształcenia. Macierz sprężystości. 1 Energia odkształcenia. Elementy izoparametryczne. W 6 Modele materiałowe używane w symulacjach numerycznych z udziałem 1 odkształceń plastycznych. W 7 Wpływ temperatury na realizację wybranych procesów wytwarzania. Symulacja 1 procesów cieplnych. W 8 Definiowanie warunków brzegowych i początkowych w procesach wytwarzania. 1 Zagadnienia kontaktowe. W 9, 10 Zagadnienia kucia. 2 W 11, 12 Modelowanie tłoczenia blach. 2 W 13 Modelowanie gięcia. 1 W 14 Modelowanie wyciskania. 1 W 15 Kierunki rozwoju w modelowaniu procesów wytwarzania. 1 Forma zajęć LABORATORIUM Liczba godzin L 1 System do obliczeń metodą elementów skończonych ADINA. Moduły obliczeniowe. 2 Etapy obliczeń. Interfejs graficzny. Definiowanie geometrii. Układ współrzędnych. Punkty. Linie. Powierzchnie. Bryły. L 2 Definiowanie warunków brzegowych i początkowych. Wprowadzanie obciążeń. 2 Definiowanie modelu materiału. L 3 Definiowanie elementów i grup elementów. Generowanie siatki elementów. 2 L 4 Realizacja obliczeń. Wizualizacja wyników. Izolinie. Wykresy. 2 L 5 Formułowanie założeń do modelu technologicznego - 2 wystąpienia studentów. L 6 Zagadnienia prętowo-belkowe. 2 L 7 Płaski stan naprężenia. Tarcza z otworem poddana rozciąganiu. Wpływ rodzaju 2 elementu i siatki elementów na dokładność obliczeń. L 8 Zagadnienie osiowosymetryczne. Wyznaczanie pola temperatury w ciele stałym. 2 Naprężenia cieplne. L 9 Modelowanie kontaktu dwóch ciał. 2 L 10 Modelowanie spęczania. Zagadnienie termomechaniczne. 2 L 11 Modelowanie ciągnienia wytłoczki. 2 L 12, 13 Zastosowanie ADINA do 4 wytwarzania. L 14, 15 Prezentacja prac studentów - ocena stopnia przygotowania studentów do 4 samodzielnego zagadnień związanych z procesami wytwarzania. 2
NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE 1. wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych, 2. zajęcia laboratoryjne, 3. program metody elementów skończonych ADINA, 4. stanowiska komputerowe, 5. instrukcje do ćwiczeń, 6. prezentacja symulacji technologicznego, 7. materiały udostępniane poprzez Internet. SPOSOBY OCENY ( F FORMUJĄCA, P PODSUMOWUJĄCA) F1. obecność na zajęciach laboratoryjnych, F2. ocena przygotowania do zajęć laboratoryjnych, F3. ocena z wykonania zadań objętych programem przedmiotu, F4. ocena z opracowania symulacji wytwarzania i sposobu jej prezentacji, P1. zaliczenie laboratorium na podstawie spełnienia warunków (łącznie): - otrzymanie pozytywnej oceny z opracowania symulacji wytwarzania i sposobu jej prezentacji, - otrzymanie pozytywnych ocen z wykonania zadań objętych programem przedmiotu, - min. 90% obecności na zajęciach laboratoryjnych. P2. pozytywna ocena z opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu - pisemne kolokwium. Ocenę końcową z przedmiotu ustala się jako średnią z pozytywnych ocen: pisemnego kolokwium i z zajęć laboratoryjnych. OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA Forma aktywności Godziny kontaktowe z prowadzącym Zapoznanie ze wskazaną literaturą Przygotowanie do zajęć laboratoryjnych, w tym przygotowanie sprawozdań z realizacji ćwiczeń objętych programem przedmiotu. Przygotowanie symulacji wytwarzania Przygotowanie do kolokwium Konsultacje Suma SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS DLA PRZEDMIOTU Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału prowadzącego Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym, w tym zajęć laboratoryjnych i projektowych Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności 15W 30L -> 45 godz. 10 godz. 25 godz. 5 godz. 10 godz. 5 godz. 100 godz. 4 ECTS 2 ECTS 2.4 ECTS 3
LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA 1. Zienkiewicz O.C.: Metoda elementów skończonych, Arkady, Warszawa 1972. 2. Bijak-Żochowski M. (red.): Mechanika materiałów i konstrukcji, Oficyna Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2006. 3. Erbel S., Kuczyński K., Marciniak Z.: Obróbka plastyczna metali, PWN, Warszawa 1986. 4. Szmelter J.: Metody komputerowe w mechanice, PWN, Warszawa 1980. 5. Kornatowski T., Styś T.: Wybrane metody analizy numerycznej, Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1979. 6. ADINA Theory and Modeling Guide, ADINA R & D, Inc. 1996-2009. 7. Bathe K.J.: Finite Element Procedures, Prentice Hall 1996, Upper Sadle River, New Jersey 07458. 8. Zdanowicz R.: Modelowanie i symulacja procesów wytwarzania, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2007. PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL) 1. dr inż. Zygmunt KUCHARCZYK zygmunt@iop.pcz.pl MATRYCA REALIZACJI I WERYFIKACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Odniesienie danego efektu do Efekt kształcenia efektów zdefiniowanych dla całego (PEK) Cele przedmiotu Treści programowe K_W36_S1_01 EK1 K_W43_S1_08 K_W51_S2_01 EK2 K_U43_S1_08 EK3 K_U43_S1_08 EK4 K_U43_S1_08 EK5 K_U43_S1_08 Narzędzia dydaktyczne Sposób oceny C1 W1 - W3 1, 7 P2 C2 W4 - W15 1, 7 P2 C2 L5, L12 - LL5 2 C3 L1 - L13 2, 3, 4, 5 C3 L5, L12 - L15 2, 3, 4, 5, 6 F1, F2, F3, P1 F1, F2, F3, P1 F1, F2, F4, P1 4
II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY Efekty kształcenia Na ocenę 2 Na ocenę 3 Na ocenę 4 Na ocenę 5 EK1 Student zna podstawy EK2 środowisko obliczeniowe wykorzystujące EK3 pozyskać informacje z właściwych źródeł dotyczące wytwarzania, opracować je i zaprezentować. EK4 z wybranego komputerowego MES oraz właściwie dobrać moduły i opcje, aby technologicznego. Student nie zna podstaw Student nie potrafi środowiska obliczeniowego, wykorzystującego Student nie przygotował opracowania dotyczącego wytwarzania. Student nie potrafi komputerowego MES. Student częściowo opanował wiedzę na temat częściowo środowiska obliczeniowego, wykorzystującego Student przygotował opracowanie dotyczące wytwarzania, ale nie potrafi wskazać źródeł ani dyskutować na temat tego. komputerowego MES, ale nie potrafi właściwie dobrać moduły i opcje, aby technologicznego. Student zna podstawy środowisko obliczeniowe wykorzystujące pozyskać informacje z właściwych źródeł i przygotował opracowanie dotyczące wytwarzania. komputerowego MES oraz właściwie dobrać moduły i opcje, aby technologicznego. Student zna podstawy komputerowej, samodzielnie poszerza wiedzę z różnych źródeł. środowisko obliczeniowe wykorzystujące skończonych oraz potrafi omówić jego zalety i wady. pozyskać informacje z właściwych źródeł i przygotował opracowanie dotyczące wybranego wytwarzania oraz dyskutować na temat wybranego zagadnienia. komputerowego MES oraz właściwie dobrać moduły i opcje, aby technologicznego oraz potrafi uzasadnić swoje decyzje. 5
EK5, na podstawie przeprowadzonej symulacji komputerowej, dokonać analizy typowego technologicznego, w tym zidentyfikować jego kluczowe parametry oraz zinterpretować otrzymane wyniki. Student nie potrafi zrealizować symulacji zrealizować symulację komputerową technologicznego, ale nie potrafi dokonać jego analizy. zrealizować symulację komputerową technologicznego i potrafi na tej podstawie dokonać jego podstawowej analizy., na podstawie przeprowadzonej symulacji komputerowej, dokonać analizy typowego technologicznego, w tym zidentyfikować jego kluczowe parametry oraz zinterpretować otrzymane wyniki. Dopuszcza się wystawienie oceny połówkowej o ile student spełniający wszystkie efekty kształcenia wymagane do oceny pełnej spełnia niektóre efekty kształcenia w stopniu odpowiadającym ocenie wyższej. III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE 1. Wszelkie informacje dla studentów kierunku MECHATRONIKA wraz z: - programem studiów, - harmonogramem odbywania zajęć są dostępne na stronie internetowej Wydziału: http://wimii.pcz.czest.pl/ 2. Informacja na temat konsultacji oraz zasad zaliczenia przedmiotu przekazywana jest studentom podczas pierwszych zajęć z przedmiotu. 6