5.2. Лекции
№ занятия
|
Номер раздела дисциплины
|
Содержание лекции (перечень раскрываемых вопросов)
|
Методы обучения
|
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
|
1.
|
1.
|
Основы математического моделирования
Моделирование работы конструкций, как способ научного исследования инженерных сооружений. Средства, элементы и методы моделирования
|
Объяснительно-иллюстрированная лекция
|
1.1, 1.2, 1.3
|
2.
|
2.
|
Основные программные комплексы и инженерные технологии, предназначенные для математического моделирования
Основные программные комплексы, предназначенные для виртуальной разработки изделий и инженерных расчетов. Их описание и назначение
|
Объяснительно-иллюстрированная лекция
|
1.1, 1.3
|
3.
|
3.
|
Основы метода конечных элементов
Краткие сведения о развитии МКЭ, суть данного метода, роль отечественных ученых в его развитии. Основные положения метода конечных элементов. Уравнения равновесия. Матрица жесткости. Основные задачи и уравнения расчета конструкций. Пример использования метода конечных элементов.
|
Объяснительно-иллюстрированная лекция
|
1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.2, 2.4
|
4.
|
4.
|
Постановка задачи определения напряженно-деформированного состояния конструкции
Дифференциальные уравнения равновесия. Геометрические уравнения (соотношения, связывающие деформации с перемещениями). Физические уравнения.
|
Объяснительно-иллюстрированная лекция
|
1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.2, 2.4
|
5.
|
5.
|
Алгоритм решения инженерных задач на основе метода конечных элементов
Алгоритм решения задач с применением компьютерных технологий инженерного анализа на основе метода конечных элементов
|
Объяснительно-иллюстрированная лекция
|
1.1, 1.3, 2.5, 2.6, 2.7
|
6.
|
6.
|
Расширенные средства геометрического моделирования
Взаимосвязь геометрической и конечно-элементной модели. Геометрическое ядро твердотельного моделирования. Настройка опций отображения контурных данных. Напряжения в сечениях и поверхности равных напряжений
|
Объяснительно-иллюстрированная лекция
|
1.1, 1.3, 2.5, 2.6, 2.7
|
7.
|
7.
|
Конечно-элементное представление моделей
Задание функциональных зависимостей. Виды материалов. Изотропные, ортотропные и анизотропные материалы. Высокоэластичные материалы. Функциональные зависимости для материалов. Задание характеристик нелинейных материалов. Упругопластический и пластический материал. Типы конечных элементов. Основные способы разбиения модели на конечные элементы. Задание параметров сетки
|
Объяснительно-иллюстрированная лекция
|
1.1, 1.3, 2.1, 2.2, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7
|
8.
|
8.
|
Граничные условия
Граничные условия. Уравнения связей. Модифицирование и контроль условий закрепления
|
Объяснительно-иллюстрированная лекция
|
1.1, 1.3, 2.1, 2.2, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7
|
9.
|
9.
|
Варианты внешнего воздействия
Типы нагрузок. Объемные, узловые и элементные нагрузки. Нелинейные нагрузки. Нагрузки, прикладываемые к геометрическим объектам. Нагрузки на линии. Манипулирование нагрузками
|
Объяснительно-иллюстрированная лекция
|
1.1, 1.3, 2.1, 2.2, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7
|
10.
|
10.
|
Анализ напряженно-деформируемого состояния моделей
Визуализация результатов расчета. Представление величин в виде изоповерхностей равного сопротивления; визуализация различного рода сечений области определения. Определение коэффициента запаса прочности. Определение критической нагрузки
|
Объяснительно-иллюстрированная лекция
|
1.1, 1.3, 2.1, 2.2, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7
|
11.
|
11.
|
Оптимизация геометрических физических параметров моделей
Методы оптимизации физических и геометрических параметров конструкции. Поиск оптимального решения
|
Объяснительно-иллюстрированная лекция
|
1.1, 1.3, 2.1, 2.2, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7
|
12.
|
12.
|
Составление расчетных схем для математического моделирования конструкций пути
Выбор параметров и составление расчетных схем работы конструкции пути
|
Разработка конкретной ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7
|
13.
|
13.
|
Линейный статический анализ конструкций пути
Описание и характеристика задач статики
|
Разработка конкретной ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7
|
14.
|
14.
|
Нелинейный анализ конструкций пути
Описание и характеристика задач устойчивости
|
Разработка конкретной ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7
|
15.
|
15.
|
Расчет моделей, состоящих из упругопластических материалов, на примере элементов земляного полотна
Оценка устойчивости элементов земляного полотна
|
Разработка конкретной ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7
|
16.
|
16.
|
Контактные задачи на примере взаимодействия колеса с рельсом
Решение контактной задачи по теории Герца-Беляева. Особенности подготовки конечно-элементной модели для исследования контактного взаимодействия колеса с рельсом
|
Разработка конкретной ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7
|
№ занятия
|
Номер
раздела
дисциплины
|
Содержание лекции (перечень раскрываемых вопросов)
|
Методы обучения
|
Учебно-
методическое и
информационное
обеспечение
дисциплины
|
17.
|
17.
|
Расчет конструкций пути на устойчивость
Характеристика задач устойчивости. Нелинейный анализ задачи Эйлера
|
Разработка конкретной ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7
|
18.
|
18.
|
Динамический анализ конструкции пути
Общая характеристика задач динамики. Задание параметров динамических расчетов. Динамическое приложение нагрузки к элементам верхнего строения пути
|
Разработка конкретной ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7
|
5.3. Практические (семинарские) занятия
Практические занятия не предусмотрены учебным планом
5.4. Лабораторные занятия
№ занятия
|
Номер раздела дисциплины
|
Наименование лабораторной работы. Содержание занятия
|
Методы обучения
|
Учебно-методическое и
информационное обеспечение дисциплины
|
1.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10
|
Лабораторная работа «Статический расчет пластины»
Создание и расчет плоских элементов на прочность на примере пластины узла подвески захватного устройства
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.5, 3.1, 3.2
|
2.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10
|
Лабораторная работа «Устойчивость пластины»
Создание и расчет плоских элементов на устойчивость на примере рычага механизма поворота захватного устройства
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.5, 3.1, 3.2
|
3.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10
|
Лабораторная работа «Пластина под воздействием нескольких вариантов нагружения»
Рассматривается случай анализа напряженно-деформированного состояния модели, при воздействии на нее нескольких
вариантов нагрузок различного типа
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.5, 3.1, 3.2
|
4.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10
|
Лабораторная работа «Анализ собственных частот и форм колебаний пластины»
Рассматривается модель на основе, которой проводится расчет собственных частот и форм колебаний
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.5, 3.1, 3.2
|
5.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10
|
Лабораторная работа «Статический расчет балки»
Создание и расчет линейных элементов на прочность на примере восприятия нагрузок от подвижного состава
рельсошпальной решеткой
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7, 3.1, 3.2
|
6.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10
|
Лабораторная работа «Расчет фермы»
Создание и расчет линейных элементов на устойчивость на примере металлического однопролетного моста
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 3.1, 3.2
|
7.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10
|
Лабораторная работа «Совместное использование в одной конечно-элементной модели разных типов элементов»
Модель формируется на основе оболочечных плоских конечных элементов. Опоры моделируются при помощи балочных
элементов
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 3.1, 3.2
|
8.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10
|
Лабораторная работа «Расчет тяги стрелочного перевода»
Создание и расчет объемных элементов на прочность на примере тяги стрелочного перевода. Создание объемных элементов
с помощью примитивных геометрических фигур
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 3.1, 3.2
|
9.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13
|
Лабораторная работа «Расчет на прочность клеммы промежуточного рельсового скрепления»
Создание и расчет объемных элементов на прочность на примере клеммы промежуточного рельсового скрепления. Создание объемных элементов с помощью вытягивания и вращения
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 3.1, 3.2
|
10.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13
|
Лабораторная работа «Расчет на прочность пружинного противоугона»
Создание и расчет объемных элементов на прочность на примере пружинного противоугона. Создание объемных элементов с помощью экспортирования и импортирования готовых геометрических моделей из других CAD-систем
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 3.1, 3.2, 3.3
|
11.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13
|
Лабораторная работа «Исследование напряженно-деформированного состояния подкладок рельсовых скреплений»
Создание и расчет объемных элементов на прочность на примере подкладки промежуточного рельсового скрепления.
Формирование объемных элементов вручную
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 3.1, 3.2, 3.3
|
12.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13
|
Лабораторная работа «Исследование напряженно-деформированного состояния анкерных рельсовых скреплений»
Применение метода моделирования для создания условий симметрии
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 3.1, 3.2, 3.3
|
№ занятия
|
Номер раздела дисциплины
|
Наименование лабораторной работы. Содержание занятия
|
Методы обучения
|
Учебно-методическое и
информационное обеспечение дисциплины
|
13.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
|
Лабораторная работа «Расчет шурупа»
Применение метода моделирования для расчетов долговечности, усталости, трещиностойкости. Оптимизация конструкций
по критерию долговечности
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7, 3.1, 3.2, 3.3
|
14.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10, 14
|
Лабораторная работа «Системы с перескоками»
Применение метода моделирования для расчета систем со смежными формами статического равновесия
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7, 3.1, 3.2, 3.3
|
15.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 15
|
Лабораторная работа «Расчет устойчивости откосов насыпи»
Применение метода моделирования для расчета моделей, состоящих из упругопластических материалов
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7
|
16.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 16
|
Лабораторная работа «Моделирование контакта колеса с рельсом»
Применение метода моделирования для оценки взаимодействия колеса с рельсом
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7, 3.1, 3.2, 3.3
|
17.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 17
|
Лабораторная работа «Оценка устойчивости бесстыкового пути»
Применение метода моделирования для оценки устойчивости бесстыкового пути
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7, 3.1, 3.2, 3.4
|
18.
|
5, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 18
|
Лабораторная работа «Математическая модель работы пути в зоне стыка»
Применение метода моделирования для исследования динамического взаимодействия пути и подвижного состава в
стыковой зоне
|
Расчет конкретной практической ситуации
|
1.1, 1.3, 2.3, 2.5, 2.6, 2.7, 3.1, 3.2, 3.4
|
6. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ (СРС)
6.1. Курсовой проект (работа)
Курсовой проект (работа) не предусмотрен учебным планом.
6.2. Другие виды СРС, предусмотренные рабочей программой
Номер раздела дисциплины
|
№
|
Виды и наименования СРС
|
Трудоемкость СРС в часах
|
Сроки выполнения СРС
|
Источник задания на СРС
|
Выдача СРС, неделя
|
Сдача СРС, неделя
|
1-18
|
1
|
Подготовка к лабораторным занятиям
|
27
|
В течение семестра
|
|
Учебная и методическая литература 1.1 - 1.3, 2.1 - 2.7
|
1-18
|
2
|
Проработка лекционного материала
|
27
|
В течение семестра
|
|
Конспекты лекций, учебная литература 1.1 - 1.3, 2.1 - 2.7
|
1-18
|
3
|
Подготовка к текущему контролю
|
9
|
В течение семестра
|
|
Конспекты лекций, отчеты по лабораторным работам
|
1-18
|
4
|
Подготовка к промежуточной аттестации – зачет
|
9
|
-
|
-
|
Конспекты лекций, учебная литература, отчеты по лабораторным работам
|
|
|
Итого часов на СРС
|
72
|
|
|
|
Перечень тем рефератов
Написание рефератов не предусмотрено.
7. ФОРМЫ КОНТРОЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Текущий контроль студентов производится в следующих формах: защита лабораторных работ.
Рубежная аттестация студентов производится согласно календарному учебному графику в следующих формах: по текущей успеваемости, по результатам защиты лабораторных работ.
Промежуточная аттестация по результатам семестра проходит в форме устного зачета и по билетам в форме устного экзамена.
Фонды оценочных средств, включающие типовые задания, контрольные работы, тесты и методы контроля, позволяющие оценить результаты обучения по данной дисциплине, включены в состав УМКД.
8. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Основная литература
№
|
Наименование учебника (учебного пособия)
|
Авторы
|
Издательство
|
Год издания
|
Объем в стр.
|
1.1
|
Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows
|
Шимкович Д.Г.
|
М.: ДМК Пресс
|
2001
|
448 с.
|
1.2
|
Строительная механика
|
Дарков А.В., Шапошников Н.Н.
|
М: Транспорт
|
1986
|
607 с.
|
1.3
|
Моделирование работы конструкций пути численными методами
|
Ковенькин Д.А., Фартусова Т.В.
|
Иркутск: ИрГУПС
|
2009
|
108 с.
|
Дополнительная литература
№
|
Наименование учебника (учебного пособия)
|
Авторы
|
Издательство
|
Год издания
|
Объем в стр.
|
2.1
|
Метод конечных элементов в технике
|
Зенкевич О.С., Чанг И.
|
Нью-Йорк/Пер. с англ. - М.: Мир
|
1974
|
240 с.
|
2.2
|
Применение метода конечных элементов
|
Сегерлинд Л.
|
Нью-Йорк/Пер. с англ. - М.: Мир
|
1979
|
390 с.
|
2.3
|
Железнодорожный путь
|
Шахунянц Г.М.
|
М.: Транспорт
|
1987
|
536 с.
|
2.4
|
Теоретические основы анализа конструкций с применением метода конечных элементов
|
Шатров Б.В.
|
Москва: Московский авиационный институт
|
1998
|
77 с.
|
2.5
|
«MSC.Nastran for Windows. Базовый курс»
|
Салиенко А.Е
|
Московское представительство MSC.Software Corporation
|
2001
|
251 с.
|
2.6
|
«MSC.Nastran. Динамический анализ»
|
Сергиевский С.А.
|
Московское представительство MSC.Software Corporation
|
1998
|
626 с.
|
2.7
|
«MSC.Patran. Руководство пользователя»
|
Колотников А.М., Слезкин Д.В.
|
Московское представительство MSC.Software Corporation
|
2001
|
160 с.
|
Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
№
|
Наименование программного обеспечения. Адрес сайта
|
3.1
|
Программный комплекс «MSC.Nastran»
|
3.2
|
Программный комплекс «MSC.Patran»
|
3.3
|
Программный комплекс AutoCAD
|
3.4
|
Программный комплекс МathCAD
| |
