RA0365 Modelēšana un simulācija I

Kods RA0365
Nosaukums Modelēšana un simulācija I
Statuss Obligātais/Ierobežotās izvēles
Līmenis un tips Augstākā līmeņa, Akadēmiskais
Tematiskā joma Mehānika, mašīnzinības, mašīnu un aparātu būvniecība
Struktūrvienība Rēzeknes akadēmija
Mācībspēks Andris Martinovs, Pēteris Grabusts, Artis Teilāns, Ilmārs Kangro
Kredītpunkti 3.0
Daļas 1
Anotācija Kursā tiek apskatīta ar materiālu lāzerapstrādi saistītu inženierproblēmu risināšana: nestacionārā siltumvadīšanas vienādojuma 3D telpā pielietošana; robežnosacījumu izmantošana (ietverot siltuma vadīšanu, konvekciju un starošanu); materiālu fizikālo parametru (siltumvadītspēja, īpatnējā siltumietilpība, reflekcijas koeficients u.c.) maiņas atkarībā no temperatūras ievērošana; problēmas skaitliska risināšana ar COMSOL Multiphysics; aprēķinu programmas izstrāde un skaitliska atrisināšana ar MatLab un Maple..
Studiju kursa saturs
Saturs Pilna un nepilna laika klātienes studijas Nepilna laika neklātienes studijas
Kontaktstundas Patstāvīgais darbs Kontaktstundas Patstāvīgais darbs
Temperatūras lauku un lāzerapstrādes procesa parametru optimizācijas aprēķini ar COMSOL Multiphysics, ievērojot siltuma vadīšanu, konvekciju, starošanu un materiālu fizikālo parametru maiņu atkarībā no temperatūras: • stacionārs lāzers ar konstantu jaudu/ stationary laser with constant power- CW mode; • stacionārs lāzers ar pulsējošu jaudu/ stationary laser with pulsed power- Pulsed mode; • kustīgs lāzers ar konstantu jaudu/ Moving laser with constant power- CW mode. 6 12 0 0
Matlab Simulink modelēšanas vide: • Skaitlisko un simbolisko rezultātu vizualizēšana/ Visualization of numerical and symbolic results. • Grafisko rezultātu interpretācija/ Interpretation of graphical results. • Simulink bibliotēku izmantošana modeļa uzbūvē/ Using Simulink libraries to build a model. • Simulink modeļu izstrāde / Simulink model development. 6 14 0 0
Statistiskās modelēšanas pielietošana sarežģītu sistēmu analīzei un projektēšanai. Simulācijas pielietošanas piemēri un modelēšanas programmatūra. Ražošanas sistēmas simulācijas modeļa izveidošana un pielietošana. Simulācijas modelēšanas programmlīdzekļu apgūšana (pēc studenta izvēles: ExtendSim, Simul8, Arena) • Ražošanas sistēmas simulācijas modeļa izveidošana un pielietošana: • Modeļa validācija • Eksperimentu plānošana un izpilde • Modelēšanas rezultātu analīze 6 12 0 0
• Otrās kārtas paraboliskā tipa parciālo diferenciālvienādojumu (DV) un Puasona parciālā DV matemātiskā modelēšana ar Maple un Matlab (parciālā DV atrisinājuma iegūšanas iespējas simboliskā un skaitliskā veidā). • Speciālas diferenču shēmas (DS) robežproblēmai eliptiska tipa parciālajam DV ar konvektīvajiem locekļiem: a) difūzijas-konvekcijas parciālā DV diskrētā analīze; b) DS ar lieliem konvektīvajiem locekļiem, monotonā DS. • Pārneses procesu matemātiskā modelēšana ar otrās kārtas paraboliskā tipa parciālajiem DV (siltuma vadīšanas vienādojums un Puasona parciālais DV). • Temperatūras lauka, mitruma koncentrācijas aprēķināšana ar MAPLE, Matlab siltuma vadīšanas un konvekcijas procesā (lineārs modelis), ievērojot vides fizikālās īpašības (viena slāņa vide). 6 16 0 0
Kopā: 24 54 0 0
Mērķis un uzdevumi, izteikti
kompetencēs un prasmēs 		Studiju kursa mērķis: iemācīt studentus veikt inženieraprēķinus ar CAE programmatūru (COMSOL Multiphysics, MatLab, Maple u.c.), lai iegūtās zināšanas, prasmes un kompetences varētu izmantot lāzertehnoloģiju izstrādei un pielietošanai, lāzeriekārtu projektēšanai un materiālu lāzerapstrādes procesa parametru optimizācijai.
Sasniedzamie studiju
rezultāti un to vērtēšana 		Zināšanas: 1. Materiālu lāzerapstrādes procesu modelēšanas teorētiskie pamati: siltumvadīšanas diferenciālvienādojums nestacionārā procesā 3D telpā; robežnosacījumi; konvekcijas un siltuma starošanas procesu apraksts. 2. Datorprogramma COMSOL Multiphysics. 3. Datorprogramma MatLab. 4. Galīgo elementu metode. 5. Datorprogrammas Matlab pakotne Simulink 6. Datorprogrammas Matlab pakotnes PDE Toolbox, PDE Modeler, Matlab-Laser-Toolbox-0.1 beta. 7. Datorprogrammas Maple pakotne PDE tools - Praktiskie darbi, eksāmens
Prasmes: 1. Veikt temperatūras lauku un lāzerapstrādes procesa parametru optimizācijas aprēķinus ar COMSOL Multiphysics. 2. Sastādīt matemātisko modeli un veikt temperatūras lauku un lāzerapstrādes procesa parametru optimizācijas aprēķinus ar MatLab; programmēt MatLab vidē. 3. Prot izmantot Matlab paplašinātās pakotnes (Simulink). 4. Prot izmantot Matlab pakotnes PDE Toolbox, PDE Modeler, Matlab-Laser-Toolbox-0.1 beta. 5. Prot izmantot Maple pakotni PDE tools. - Praktiskie darbi, eksāmens
Kompetences: 1. Spēja pielietot CAE tehnoloģijas inženiertehnisku problēmu, kas saistītas ar materiālu lāzerapstrādes procesiem, risināšanā. 2. Spēj patstāvīgi analizēt un lietot dažādas skaitliskās un statistiskās metodes praktisku problēmu risināšanā ar Matlab palīdzību. 3. Spēj risināt pārneses procesu matemātiskās modelēšanas uzdevumus slāņainās vidēs, balstoties uz parciālo diferenciālvienādojumu teorētiskajām zināšanām un Matlab pakotņu izmantošanu, kā arī spēj veikt speciālu lāzer-tehnoloģijas uzdevumu risināšanu (materiāla karsēšana ar punktveida lāzera staru) ar Matlab pakotnes palīdzību. - Praktiskie darbi, eksāmens
Studiju rezultātu vērtēšanas kritēriji
Praktisko nodarbību apmeklējums - 75%
Mājas darbu izpilde un aizstāvēšana. - 5%
Eksāmens (katrs docētājs novērtē studenta zināšanas un prasmes ar atzīmi; galīgā atzīme tiek aprēķināta kā visu docētāju izlikto atzīmju vidējā vērtība). - 20%
 
Priekšzināšanas Augstākā matemātika, Termodinamika un siltumtehnika. Optika augstskolas fizikas kursa līmenī.
Studiju kursa plānojums
Daļa KP Stundas Pārbaudījumi
Lekcijas Prakt. d. Lab. Ieskaite Eksāmens Darbs
1 3.0 8.0 16.0 0.0 *
Pieteikties uz šo kursu
[Kursa apraksts PDF formātā]