RA0366 Modelēšana un simulācija II

Kods RA0366
Nosaukums Modelēšana un simulācija II
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 MatLab, ievērojot siltuma vadīšanu, konvekciju, starošanu un materiālu fizikālo parametru maiņu atkarībā no temperatūras: • lāzerstarojumam pakļautā 3D objekta sadalīšana galīgos elementos; • siltumvadīšanas vienādojuma un robežnosacījumu katram elementam uzrakstīšana; • datorprogrammas diferenciālvienādojumu sistēmas atrisināšanai MatLab vidē sastādīšana; • problēmas skaitliska atrisināšana ar MatLab, iegūstot temperatūras lauku dažādiem laika momentiem, atkarībā no lāzeriekārtas parametriem, tehnoloģiskajiem parametriem un materiāla parametriem. 6 15 0 0
Matlab paplašinājuma pakešu apraksts un pielietošana: • Matemātiskās modelēšanas sistēma Simulink / Mathematical modeling system Simulink • Simulink sistēmas signāla bloki un paketes / Simulink system blocks and packages • Simulink signālu apstrādes līdzekļu modelēšana / Modeling of Simulink signal processing tools • Matemātiskā modeļa izveidošana un darbināšana / Development and operation of a mathematical model 6 11 0 0
Diskrētu notikumu sistēmu simulācijas modelēšanas procedūra un tās pamatposmi. Modeļu uzbūves principi. Mērķa atkarīgi modeļi alternatīvu salīdzināšanai, konstrukciju elementu jutīguma analīzei, sistēmas parametru optimizācijai. 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 16 0 0
• Temperatūras lauka, mitruma koncentrācijas aprēķināšana ar MAPLE, Matlab siltuma vadīšanas un konvekcijas procesā (lineārs modelis), ievērojot vides fizikālās īpašības (vairāku slāņu vide). • Jēdziens par nelineāru pārneses procesu matemātisko modelēšanu, Matlab programmatūras izmantošana (parciālo diferenciālvienādojumu risināšana ar Matlab pakotni ”pdepe”). • Konservatīvās viduvēšanas metodes lietošana pārneses procesu matemātiskajā modelēšanā. • Matlab pakotnes ”Matlab-Laser-Toolbox-0.1 beta” lietošana lāzera staru kūļa īpašību vizualizācijai un skaitliskai raksturošanai virsmas karsēšanas rezultātā ar punktveida lāzera staru. 6 12 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]