Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki - Mechanika i budowa maszyn (S2)
specjalność: eksploatacja pojazdów samochodowych

Sylabus przedmiotu Analiza i optymalizacja konstrukcji w projektowaniu maszyn:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Mechanika i budowa maszyn
Forma studiów studia stacjonarne Poziom drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta magister inżynier
Obszary studiów nauk technicznych
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Analiza i optymalizacja konstrukcji w projektowaniu maszyn
Specjalność komputerowo wspomagane projektowanie i wytwarzanie maszyn
Jednostka prowadząca Instytut Technologii Mechanicznej
Nauczyciel odpowiedzialny Grzegorz Szwengier <Grzegorz.Szwengier@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Daniel Jastrzębski <Daniel.Jastrzebski@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 4,0 ECTS (formy) 4,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL1 30 2,20,38zaliczenie
wykładyW1 30 1,80,62egzamin

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Znajomość podstawowych zagadnień mechaniki oraz podstaw konstrukcji maszyn.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Uzyskanie wiedzy o metodach analitycznego wyznaczania statycznych i dynamicznych właściwości konstrukcji maszynowych.
C-2Uświadomienie roli i znaczenia analiz konstrukcji maszyn w procesach ich projektowania.
C-3Zyskanie praktycznych umiejętności modelowania konstrukcji maszyn metodami elementów skończonych.
C-4Zyskanie umiejętności wyznaczanie optymalnych rozwiązań konstrukcyjnych.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Modelowanie fizyczne i matematyczne wybranych podzespołów maszyn metodami elementów skończonych.10
T-L-2Przeprowadzanie analizy i dokonywanie oceny właściwości podzespołów maszyn w zakresie statyki i dynamiki konstrukcji.10
T-L-3Wyznaczanie optymalnych rozwiazań konstrukcyjnych podzespołów maszyn ze względu na wytypowane wskażniki oceny ich właściwości.10
30
wykłady
T-W-1Przedmiot i cele analizy oraz optymalizacji konstrukcji. Rola oceny wytrzymałościowych, statycznych, dynamicznych i cieplnych właściwości maszyn w procesie projektowo-konstrukcyjnym. Podejmowanie decyzji projektowych na podstawie wskaźników ocen właściwości.3
T-W-2Fizyczne i matematyczne modele konstrukcji maszynowych. Koncepcje modelowania metodami sztywnych, odkształcalnych i hybrydowych elementów skończonych. Zasady i prawa mechaniki w procesach modelowania. Schematy realizacji metod elementów skończonych; budowanie i rozwiązywanie modeli statyki oraz dynamiki konstrukcji. Modele liniowe i nieliniowe. Zagadnienia kontaktowe w modelowaniu maszyn.15
T-W-3Algorytmizacja, procedury wykonawcze i oprogramowania metod analizy konstrukcji; wybrane zagadnienia numeryczne. Możliwości i cechy użytkowe wytypowanych, profesjonalnych systemów oprogramowania metod elementów skończonych. Zastosowania tych systemów do praktyki inżynierskiej.6
T-W-4Analitycznie wyznaczane wskaźniki oceny właściwości maszyn jako funkcje celu przy optymalizacji ich rozwiazań konstrukcyjnych. Wybór wyróżników konstrukcyjnych maszyn - jako zmiennych decyzyjnych - przy wyznaczaniu rozwiązań optymalnych. Przykłady optymalizacji konstrukcji maszynowych.6
30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.45
A-L-2Studiowanie literatury.16
A-L-3Przygotowanie się do zaliczenia.5
66
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach.30
A-W-2Analiza treści wykładów i studiowanie literatury.12
A-W-3Przygotowanie się do egzaminu.8
A-W-4Konsultacje.4
54

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny.
M-2Ćwiczenia laboratoryjne.

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Ocena z egzaminu, weryfikująca stopień opanowania treści przedmiotowych przez studenta.
S-2Ocena formująca: Ocena z realizacji poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych.
S-3Ocena podsumowująca: Uśredniona ocena z zaliczonych ćwiczeń laboratoryjnych.
S-4Ocena podsumowująca: Ocena kompetencji personalnych i społecznych - intuicyjna w formie aprobaty.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
MBM_2A_KWP/02_W01
Student powienien posiąść wiedzę o roli analizy konstrukcji w nowocześnie rozumianym procesie projektowo-konstrukcyjnym. Powinien poznać podstawowe metody analizy właściwości maszyn. Powinien zyskać wiedzę o formułowaniu wyróżników konstrukcyjnych maszyn, jako zmiennych decyzyjnych procesu optymalizacji konstrukcji ze względu na oceny jej właściwości statycznych i dynamicznych.
MBM_2A_W04, MBM_2A_W05, MBM_2A_W01T2A_W01, T2A_W03, T2A_W04C-1, C-2T-W-1, T-W-2, T-W-4M-1, M-2S-1, S-3, S-2

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
MBM_2A_KWP/02_U01
Student potrafi budować fizyczne i matematyczne modele elementów i zespołów konstrukcyjnych maszyn metodami elementów skończonych. Zyskuje umiejetność współpracy z systemami oprogramowania tych metod. Potrafi interpretować wyniki analizy statycznych i dynamicznych właściwości maszyn. Umie dokonywać optymalizacji konstrukcji projektowanych urządzeń.
MBM_2A_U07, MBM_2A_U08, MBM_2A_U09T2A_U07, T2A_U08, T2A_U09C-3, C-4T-L-1, T-L-2, T-L-3M-1, M-2S-1, S-3

Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
MBM_2A_KWP/02_K01
Kształtowanie postawy studenta w celu uświadomienia konieczności ciągłego rozwoju osobistego oraz pracy zespołowej.
MBM_2A_K01, MBM_2A_K03, MBM_2A_K04T2A_K01, T2A_K03, T2A_K04C-2T-L-2, T-L-3M-1, M-2S-4

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
MBM_2A_KWP/02_W01
Student powienien posiąść wiedzę o roli analizy konstrukcji w nowocześnie rozumianym procesie projektowo-konstrukcyjnym. Powinien poznać podstawowe metody analizy właściwości maszyn. Powinien zyskać wiedzę o formułowaniu wyróżników konstrukcyjnych maszyn, jako zmiennych decyzyjnych procesu optymalizacji konstrukcji ze względu na oceny jej właściwości statycznych i dynamicznych.
2,0Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu przedmiotu.
3,0Student opanował podstawową wiedzę z zakresu przedmiotu. Nie potrafi jednak kojarzyć i analizować nabytej wiedzy.
3,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 3,0 a 4,0.
4,0Student opanował podstawową wiedzę z zakresu przedmiotu. Zna ograniczenia i obszary jej stosowania.
4,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 4,0 a 5,0.
5,0Student opanował podstawową wiedzę z zakresu przedmiotu. Rozumie ograniczenia i zna obszary jej stosowania. Wiedzę tę potrafi kreatywnie analizować.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
MBM_2A_KWP/02_U01
Student potrafi budować fizyczne i matematyczne modele elementów i zespołów konstrukcyjnych maszyn metodami elementów skończonych. Zyskuje umiejetność współpracy z systemami oprogramowania tych metod. Potrafi interpretować wyniki analizy statycznych i dynamicznych właściwości maszyn. Umie dokonywać optymalizacji konstrukcji projektowanych urządzeń.
2,0Nie potrafi poprawnie rozwiązywać zadań dotyczących modelowania konstrukcji. Nie potrafi wyjaśnić sensu i celu działań wymaganych przy modelowaniu. Ma problemy z interpretacją i oceną wyników analizy i optymalizacji konstrukcji.
3,0Student rozwiązuje podstawowe zadania zwiazane z modelowaniem konstrukcji. Popełnia przy tym pewne błędy. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie, ale w sposób bierny.
3,5Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim między ocenami 3,0 a 4,0.
4,0Student sprawnie rozwiązuje zadania zwiazane z modelowaniem konstrukcji. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie. Student umiejętnie kojarzy i analizuje nabytą wiedzę.
4,5Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim między ocenami 4,0 a 5,0.
5,0Student bardzo dobrze i sprawnie rozwiązuje zadania zwiazane z modelowaniem konstrukcji. Ćwiczenia praktyczne realizuje wzorowo. Jest aktywny i wnikliwie potrafi inerpretowac oraz oceniać uzyskiwane wyniki.

Literatura podstawowa

  1. Kruszewski J. i inni, Metoda elementów skończonych w dynamice konstrukcji, Arkady, Warszawa, 1984
  2. Zienkiewicz O.C., Metoda elementów skończonych, Arkady, Warszawa, 1977
  3. Kusiak M., Optymalizacja. Wybrane metody z przykładami zastosowań., PWN, Warszawa, 2009

Literatura dodatkowa

  1. Kruszewski J. i inni, Metoda sztywnych elementów skończonych w dynamice konstrukcji, WNT, Warszawa, 1997
  2. Tarnowski W., Podstawy projektowania technicznego, WNT, Warszawa, 1997

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Modelowanie fizyczne i matematyczne wybranych podzespołów maszyn metodami elementów skończonych.10
T-L-2Przeprowadzanie analizy i dokonywanie oceny właściwości podzespołów maszyn w zakresie statyki i dynamiki konstrukcji.10
T-L-3Wyznaczanie optymalnych rozwiazań konstrukcyjnych podzespołów maszyn ze względu na wytypowane wskażniki oceny ich właściwości.10
30

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Przedmiot i cele analizy oraz optymalizacji konstrukcji. Rola oceny wytrzymałościowych, statycznych, dynamicznych i cieplnych właściwości maszyn w procesie projektowo-konstrukcyjnym. Podejmowanie decyzji projektowych na podstawie wskaźników ocen właściwości.3
T-W-2Fizyczne i matematyczne modele konstrukcji maszynowych. Koncepcje modelowania metodami sztywnych, odkształcalnych i hybrydowych elementów skończonych. Zasady i prawa mechaniki w procesach modelowania. Schematy realizacji metod elementów skończonych; budowanie i rozwiązywanie modeli statyki oraz dynamiki konstrukcji. Modele liniowe i nieliniowe. Zagadnienia kontaktowe w modelowaniu maszyn.15
T-W-3Algorytmizacja, procedury wykonawcze i oprogramowania metod analizy konstrukcji; wybrane zagadnienia numeryczne. Możliwości i cechy użytkowe wytypowanych, profesjonalnych systemów oprogramowania metod elementów skończonych. Zastosowania tych systemów do praktyki inżynierskiej.6
T-W-4Analitycznie wyznaczane wskaźniki oceny właściwości maszyn jako funkcje celu przy optymalizacji ich rozwiazań konstrukcyjnych. Wybór wyróżników konstrukcyjnych maszyn - jako zmiennych decyzyjnych - przy wyznaczaniu rozwiązań optymalnych. Przykłady optymalizacji konstrukcji maszynowych.6
30

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach.45
A-L-2Studiowanie literatury.16
A-L-3Przygotowanie się do zaliczenia.5
66
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach.30
A-W-2Analiza treści wykładów i studiowanie literatury.12
A-W-3Przygotowanie się do egzaminu.8
A-W-4Konsultacje.4
54
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaMBM_2A_KWP/02_W01Student powienien posiąść wiedzę o roli analizy konstrukcji w nowocześnie rozumianym procesie projektowo-konstrukcyjnym. Powinien poznać podstawowe metody analizy właściwości maszyn. Powinien zyskać wiedzę o formułowaniu wyróżników konstrukcyjnych maszyn, jako zmiennych decyzyjnych procesu optymalizacji konstrukcji ze względu na oceny jej właściwości statycznych i dynamicznych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówMBM_2A_W04ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w kluczowych zagadnieniach kierunku MiBM takich jak: konstrukcja maszyn, techniki wytwarzania, automatyzacja, metrologia, eksploatacja maszyn, energetyka
MBM_2A_W05ma szczegółową wiedzę dotyczącą konstrukcji, eksploatacji i obliczeń dotyczących maszyn o różnym stopniu złożoności
MBM_2A_W01ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę z matematyki na poziomie wyższym niezbędną do rozwiązywania zadań z zakresu mechaniki, budowy i eksploatacji maszyn
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT2A_W01ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę z zakresu matematyki, fizyki, chemii i innych obszarów właściwych dla studiowanego kierunku studiów przydatną do formułowania i rozwiązywania złożonych zadań z zakresu studiowanego kierunku studiów
T2A_W03ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z zakresu studiowanego kierunku studiów
T2A_W04ma podbudowaną teoretycznie szczegółową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami z zakresu studiowanego kierunku studiów
Cel przedmiotuC-1Uzyskanie wiedzy o metodach analitycznego wyznaczania statycznych i dynamicznych właściwości konstrukcji maszynowych.
C-2Uświadomienie roli i znaczenia analiz konstrukcji maszyn w procesach ich projektowania.
Treści programoweT-W-1Przedmiot i cele analizy oraz optymalizacji konstrukcji. Rola oceny wytrzymałościowych, statycznych, dynamicznych i cieplnych właściwości maszyn w procesie projektowo-konstrukcyjnym. Podejmowanie decyzji projektowych na podstawie wskaźników ocen właściwości.
T-W-2Fizyczne i matematyczne modele konstrukcji maszynowych. Koncepcje modelowania metodami sztywnych, odkształcalnych i hybrydowych elementów skończonych. Zasady i prawa mechaniki w procesach modelowania. Schematy realizacji metod elementów skończonych; budowanie i rozwiązywanie modeli statyki oraz dynamiki konstrukcji. Modele liniowe i nieliniowe. Zagadnienia kontaktowe w modelowaniu maszyn.
T-W-4Analitycznie wyznaczane wskaźniki oceny właściwości maszyn jako funkcje celu przy optymalizacji ich rozwiazań konstrukcyjnych. Wybór wyróżników konstrukcyjnych maszyn - jako zmiennych decyzyjnych - przy wyznaczaniu rozwiązań optymalnych. Przykłady optymalizacji konstrukcji maszynowych.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny.
M-2Ćwiczenia laboratoryjne.
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena z egzaminu, weryfikująca stopień opanowania treści przedmiotowych przez studenta.
S-3Ocena podsumowująca: Uśredniona ocena z zaliczonych ćwiczeń laboratoryjnych.
S-2Ocena formująca: Ocena z realizacji poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu przedmiotu.
3,0Student opanował podstawową wiedzę z zakresu przedmiotu. Nie potrafi jednak kojarzyć i analizować nabytej wiedzy.
3,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 3,0 a 4,0.
4,0Student opanował podstawową wiedzę z zakresu przedmiotu. Zna ograniczenia i obszary jej stosowania.
4,5Student opanował wiedzę w stopniu pośrednim między oceną 4,0 a 5,0.
5,0Student opanował podstawową wiedzę z zakresu przedmiotu. Rozumie ograniczenia i zna obszary jej stosowania. Wiedzę tę potrafi kreatywnie analizować.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaMBM_2A_KWP/02_U01Student potrafi budować fizyczne i matematyczne modele elementów i zespołów konstrukcyjnych maszyn metodami elementów skończonych. Zyskuje umiejetność współpracy z systemami oprogramowania tych metod. Potrafi interpretować wyniki analizy statycznych i dynamicznych właściwości maszyn. Umie dokonywać optymalizacji konstrukcji projektowanych urządzeń.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówMBM_2A_U07potrafi posługiwać się technikami informacyjno-komunikacyjnymi właściwymi do realizacji zadań typowych dla działalności inżynierskiej
MBM_2A_U08potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
MBM_2A_U09potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich i prostych problemów badawczych metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT2A_U07potrafi posługiwać się technikami informacyjno-komunikacyjnymi właściwymi do realizacji zadań typowych dla działalności inżynierskiej
T2A_U08potrafi planować i przeprowadzać eksperymenty, w tym pomiary i symulacje komputerowe, interpretować uzyskane wyniki i wyciągać wnioski
T2A_U09potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich i prostych problemów badawczych metody analityczne, symulacyjne i eksperymentalne
Cel przedmiotuC-3Zyskanie praktycznych umiejętności modelowania konstrukcji maszyn metodami elementów skończonych.
C-4Zyskanie umiejętności wyznaczanie optymalnych rozwiązań konstrukcyjnych.
Treści programoweT-L-1Modelowanie fizyczne i matematyczne wybranych podzespołów maszyn metodami elementów skończonych.
T-L-2Przeprowadzanie analizy i dokonywanie oceny właściwości podzespołów maszyn w zakresie statyki i dynamiki konstrukcji.
T-L-3Wyznaczanie optymalnych rozwiazań konstrukcyjnych podzespołów maszyn ze względu na wytypowane wskażniki oceny ich właściwości.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny.
M-2Ćwiczenia laboratoryjne.
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena z egzaminu, weryfikująca stopień opanowania treści przedmiotowych przez studenta.
S-3Ocena podsumowująca: Uśredniona ocena z zaliczonych ćwiczeń laboratoryjnych.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Nie potrafi poprawnie rozwiązywać zadań dotyczących modelowania konstrukcji. Nie potrafi wyjaśnić sensu i celu działań wymaganych przy modelowaniu. Ma problemy z interpretacją i oceną wyników analizy i optymalizacji konstrukcji.
3,0Student rozwiązuje podstawowe zadania zwiazane z modelowaniem konstrukcji. Popełnia przy tym pewne błędy. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie, ale w sposób bierny.
3,5Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim między ocenami 3,0 a 4,0.
4,0Student sprawnie rozwiązuje zadania zwiazane z modelowaniem konstrukcji. Ćwiczenia praktyczne realizuje poprawnie. Student umiejętnie kojarzy i analizuje nabytą wiedzę.
4,5Student posiadł umiejętności w stopniu pośrednim między ocenami 4,0 a 5,0.
5,0Student bardzo dobrze i sprawnie rozwiązuje zadania zwiazane z modelowaniem konstrukcji. Ćwiczenia praktyczne realizuje wzorowo. Jest aktywny i wnikliwie potrafi inerpretowac oraz oceniać uzyskiwane wyniki.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaMBM_2A_KWP/02_K01Kształtowanie postawy studenta w celu uświadomienia konieczności ciągłego rozwoju osobistego oraz pracy zespołowej.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówMBM_2A_K01rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie; potrafi inspirować i organizować proces uczenia się innych osób
MBM_2A_K03potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej różne role
MBM_2A_K04potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub innych zadania
Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaT2A_K01rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie; potrafi inspirować i organizować proces uczenia się innych osób
T2A_K03potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej różne role
T2A_K04potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub innych zadania
Cel przedmiotuC-2Uświadomienie roli i znaczenia analiz konstrukcji maszyn w procesach ich projektowania.
Treści programoweT-L-2Przeprowadzanie analizy i dokonywanie oceny właściwości podzespołów maszyn w zakresie statyki i dynamiki konstrukcji.
T-L-3Wyznaczanie optymalnych rozwiazań konstrukcyjnych podzespołów maszyn ze względu na wytypowane wskażniki oceny ich właściwości.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny.
M-2Ćwiczenia laboratoryjne.
Sposób ocenyS-4Ocena podsumowująca: Ocena kompetencji personalnych i społecznych - intuicyjna w formie aprobaty.