Программа дисциплины опд. «Математические методы моделирования физических процессов» для студентов специальности 140404 Атомные электростанции и установки специализации «Монтаж,
| Вид материала | Программа дисциплины |
- Программа дисциплины опд. Ф. 07 Математические методы моделирования физических процессов, 147.72kb.
- Программа дисциплины опд. В «Теория механизмов и машин» для студентов специальности, 89.93kb.
- Программа дисциплины дс «Сварка и сварные конструкции аэс» Направление подготовки 140400, 92.27kb.
- Программа дисциплины сд. 16 Инструментальные методы химического анализа для студентов, 130.58kb.
- Программа дисциплины дс физико-механические свойства конструкционных материалов для, 78.7kb.
- Программа дисциплины дс теплогидравлический расчет ядерных реакторов для студентов, 199.75kb.
- Программа дисциплины гсэ. 1 Методология и история ядерной энергетики для студентов, 91.07kb.
- Программа дисциплины гсэ. 1 Методология и история ядерной энергетики для студентов, 89.06kb.
- Программа дисциплины опд. Ф. 4 Электротехника и электроника для студентов специальности, 181.16kb.
- Программа дисциплины опд. Ф. 4 Электротехника и электроника для студентов специальности, 180.94kb.
Федеральное агентство по образованию
ОБНИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИАТЭ)
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
________________С.Б.Бурухин
«____» ____________2009г
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ОПД.Ф7.«Математические методы моделирования
физических процессов»
для студентов специальности 140404 – Атомные электростанции и установки специализации «Монтаж, наладка и ремонт оборудования АЭС»
направления подготовки 140400 – Техническая физика
Форма обучения: заочная
Объем дисциплины и виды учебной работы по заочной форме обучения в соответствии с учебными планами
| Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |
| 5 | 6 | ||
| Общая трудоемкость дисциплины | 160 | 60 | 100 |
| Аудиторные занятия | 26 | 10 | 16 |
| Лекции | 6 | 2 | 4 |
| Практические занятия и семинары | | | |
| Лабораторные работы | 20 | 8 | 12 |
| Курсовой проект (работа) | | | КР |
| Самостоятельная работа | 134 | 50 | 84 |
| Расчетно-графические работы | - | - | - |
| Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | | Зачет | Зачет,Экзамен |
Обнинск 2009
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 140400 – Техническая физика.
Программу составил:
_______________Г.А. Эпов, к ф.-м. наук, доцент
Программа рассмотрена на заседании кафедры МиПК АЭС
(протокол №2 от 23.09.2009 г.)
Заведующий кафедрой МиПК АЭС___________Н.П.Сердунь
СОГЛАСОВАНО:
Начальник Учебно-методического Декан Физико-энергетического
управления факультета
________________ Ю.Д.Соколова _____________В.И.Белозеров
«_____»__________2009 г. «____»___________2009 г.
1. Цели и задачи дисциплины
Цель и задачи курса – научить студентов формулировать и решать задачи механики для выполнения расчетов на прочность и жесткость элементов конструкций под действием статических нагрузок. В программу включены расчеты балок и тонкостенных оболочек. Основное внимание при этом уделено математическим методам их решения при использовании компьютерной техники. Для практической реализации этой цели в программу включены курсовые работы и лабораторные занятия в компьютерном классе.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
После изучения всех разделов курса студенты должны:
- Знать основные принципы статики твердого деформируемого тела, основы теории и методы расчета на прочность и жесткость элементов конструкций и современные алгоритмические языки для выполнения расчетов при использовании ВТ;
- Уметь составлять силовые схемы элементов конструкций, получать необходимые уравнения, краевые и начальные условия и проводить расчет на прочность балок и тонкостенных оболочек; разрабатывать вычислительные программы и использовать средства вычислительной техники для исследования напряженного состояния.
- Иметь представление о роли расчета на прочность при прогнозировании ресурса и надежности конструкций.
3. Содержание дисциплины
3.1. Содержание разделов, темы лекций
5-й семестр
3.1.1. Введение. Содержание и основные задачи курса, его роль в подготовке инженеров атомной энергетики. Задачи атомной энергетики.
Ознакомление с возможностями вычислительной техники на примере расчета состава бетона. Нахождение интеграла и производной функции с использованием ЭВМ.
Математическая теория изгиба балок (2 часа)
3.1.2. Основы теории изгиба балок. Напряжения, поперечные силы и изгибающие моменты в поперечных сечениях балки при изгибе и их связь с функцией прогиба. Вывод дифференциального уравнения изгиба балок.
3.1.3. Нахождение изгибающих моментов и прогиба балки с точечной нагрузкой, приложенной между двумя шарнирными опорами
3.1.4. Нахождение изгибающих моментов и прогиба балки с точечной нагрузкой, приложенной к краю балки, жестко закрепленной к стене (0.5 часа)
3.1.5. Нахождение изгибающих моментов и прогиба балки с распределенной нагрузкой, приложенной между двумя шарнирными опорами (0.5 часа)
3.1.6. Нахождение изгибающих моментов и прогиба балки с точечной нагрузкой, приложенной между шарнирной опорой и стеной. Решение статически неопределимых задач (0.5 часа)
3.1.7. Обзор основных положений теории изгиба балок. Контрольные вопросы (0.5 часа)
6-й семестр
Теория тонкостенных оболочек (4 часа)
3.1.8. Напряжения в тонкостенном сосуде в виде герметичного цилиндра с избыточным давлением внутри. Вывод формулы Лапласа (0.5 часа)
3.1.9. Нахождение напряжений в оболочке герметичного конуса с избыточным давлением внутри с помощью ЭВМ (0.5 часа)
3.1.10. Нахождение напряжений в оболочке герметичной сферы с избыточным давлением внутри с помощью ЭВМ (0.5 часа)
3.1.11. Нахождение напряжений в оболочке сферы с заданным температурным полем по оболочке с помощью ЭВМ (1 час)
3.1.12. Нахождение напряжений в оболочке трубы с заданным температурным полем по оболочке с помощью ЭВМ (1 час)
3.3.14. Обзор основных положений теории оболочек. Контрольные вопросы. (0.5часа)
3.2. Лабораторные работы
5-ый семестр, 8 часов
| №п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторной работы | Часов |
| 1 | 3.1.1 | Разработка фортран программы расчета состава бетона | 1 |
| 2 | 3.1.1 | Разработка фортран программы расчета производной и интеграла аналитической функции. Сравнение численных и аналитических результатов | 1 |
| 3 | 3.1.3 | Разработка фортран программы расчета реакций опор, внутренних сил, моментов сил, напряжений и прогибов в балке с приложенной точечной нагрузкой между двумя опорами | 2 |
| 4 | 3.1.4 | Разработка фортран программы расчета реакции и момента в стене для балки с точечной нагрузкой на другом ее краю Нахождение внутренних сил, моментов сил, напряжений и прогибов в этой балке | 2 |
| 5 | 3.1.6 | Разработка фортран программы расчета реакций опор и момента в стене, внутренних сил, моментов сил, напряжений и прогибов в балке с приложенной точечной нагрузкой между шарнирной опорой и стеной | 2 |
6-ой семестр, 12 часов
| №п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторной работы | Часов |
| 1 | 3.1.8 | Разработка фортран программы расчета внутреннего давления и напряжений в герметичном сосуде в виде цилиндра, частично заполненного жидкостью и газом под давлением | 2 |
| 2 | 3.1.9 | Разработка фортран программы расчета внутреннего давления и напряжений в герметичном сосуде в виде конуса, частично заполненного жидкостью и газом под давлением | 2 |
| 3 | 3.1.10 | Разработка фортран программы расчета внутреннего давления и напряжений в герметичном сосуде в виде сферы, частично заполненной жидкостью и газом под давлением | 2 |
| 4 | 3.1.11 | Разработка фортран программы расчета стационарных одномерных температурных полей и напряжений в стенках оболочек и трубопроводов при заданных условиях теплообмена на поверхностях | 6 |
3.4. Курсовые работы
6-ой семестр
3.4.1. Расчет температурных полей и напряжений в оболочке вращения при заданных условиях теплообмена на поверхностях
Задание: Разработать блок-схему и Фортран-программу расчета температурных полей и напряжений в окружных сечениях оболочки при заданных условиях теплообмена на поверхностях. В отчёт о проделанной работе включить: текст данного задания; вывод алгоритмов расчета температурных полей и напряжений в оболочке вращения при общих условиях теплообмена на его поверхностях; разработанную Фортран-программу расчета температурных полей и напряжений при заданных условиях теплообмена на поверхностях; результаты расчета температурных полей и напряжений и заключение о проделанной работе с кратким изложением полученных результатов.
3.5. Формы текущего контроля
5-ый семестр
| №п/п | Разделы | Форма контроля | Недели |
| 1 | Расчет реакций опор в балке со сложным нагружением по длине | Контрольная работа | 4-ая |
6-ой семестр
| №п/п | Разделы | Форма контроля | Недели |
| 1 | Расчет напряжений в сосудах с избыточным давлением внутри | Контрольная работа | 4-ая |
| 2 | Расчет температурных напряжений в оболочках трубопроводов | Контрольная работа | 15-ая |
3.6. Самостоятельная работа
5-ый семестр
| №п/п | Темы, разделы | Литература | Часов |
| 1 | Разработка фортран программы расчета системы 2 дифференциальных уравнений | Липовцев Ю.В., Третьякова О.Н. Высшая математика для инженеров.-М.: Вузовская книга, 42008.- 480 с. | 10 |
| 2 | Разработка фортран программы расчета реакций опор, внутренних сил, моментов сил, напряжений и прогибов в балке с приложенной распределенной нагрузкой между двумя опорами | Липовцев Ю.В., Третьякова О.Н. Высшая математика для инженеров.-М.: Вузовская книга, 2008.- 480 с. | 20 |
| 3 | Разработка фортран программы расчета реакций опор и момента в стене, внутренних сил, моментов сил, напряжений и прогибов в балке с приложенной распределенной нагрузкой между шарнирной опорой и стеной | Липовцев Ю.В., Русин М.Ю. Прикладная теория упругости. М.: Дрофа, 2008. – 448 с. | 20 |
6-ый семестр
| №п/п | Темы, разделы | Литература | Часов |
| 1 | Разработка фортран программы расчета внутреннего давления и напряжений в герметичном сосуде в виде усеченного конуса, частично заполненного жидкостью и газом под давлением | Липовцев Ю.В., Третьякова О.Н. Механика для инженеров.-М.: Вузовская книга, 2005.- 381 | 20 |
| 2 | Разработка фортран программы одновременного расчета стационарных одномерных напряжений в стенках трубопроводов при заданных условиях теплообмена и избыточном давлении | Липовцев Ю.В.Расчет на прочность оболочек вращения. Температурные напряжения. Учебное пособие. Обнинск, ИАТЭ, 2002. –62 с. | 64 |
Темы и разделы самостоятельной работы входят в курсовую работу
5. Учебно-методические материалы по курсу
«Математические методы моделирования физических процессов»
5.1. Основная литература
5.1.1. Липовцев Ю.В., Русин М.Ю. Прикладная теория упругости. М.: Дрофа, 2008. – 448 с.
5.1.2. Степин П.А. Сопротивление материалов.- М.: Высшая школа, 1983.-303 с.
5.1.3. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. -М.: Высшая школа, 1968. –260 с.
5.1.5.Липовцев Ю.В., Третьякова О.Н. Высшая математика для инженеров.-М.: Вузовская книга, 2008.- 480 с.
- Дополнительная литература
5.2.1. Араманович И.Г. и Левин В.И. Уравнения математической физики. –М.: Наука,1969. –287 с.
5.2.2. Беляев Н.М. Сопротивление материалов.- М.: Наука, 1976. -581 с.
5.2.3. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. -М.: Наука, 1985. –535 с.
5.3. Учебно-методические и наглядные пособия
5.3.1. Липовцев Ю.В. Механика материалов и конструкций АЭС. Учебное пособие. Обнинск: ОИАТЭ, 1987
5.3.2.Липовцев Ю.В. Расчет на прочность элементов АЭС. Учебное пособие. Обнинск, ОИАТЭ, 1988
5.3.3.Липовцев Ю.В. Расчет температурных напряжений в элементах ядерных энергетических установок. Учебное пособие. Обнинск: ОИАТЭ, 1989
5.3.4.Липовцев Ю.В. Расчет на прочность статически неопределимых систем с применением ЭВМ. Учебное пособие. Обнинск: ОИАТЭ, 1989
5.3.5.Липовцев Ю.В. Вычислительная математика в примерах и задачах механики. Учебное пособие. Обнинск: ОИАТЭ, 1989
5.3.6.Липовцев Ю.В. Устойчивость равновесия элементов конструкций. Учебное пособие. Обнинск: ОИАТЭ, 1990
5.3.7.Липовцев Ю.В. Теория напряжений и расчет на прочность статически неопределимых систем. Учебное пособие. Обнинск: ОИАТЭ, 1991
5.3.8. Липовцев Ю.В. Благов А.В. Алгоритмы решения краевых задач изгиба тонких упругих пластин. Учебное пособие. Обнинск: ОИАТЭ, 2002. – 67 с.
Литература имеется в библиотеке ИАТЭ в кабинете курсового проектирования на кафедре
6. Материально-техническое обеспечение
6.1.Компьютерный класс, Ауд 2-611.
7. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
7.1. Для эффективного проведения лабораторных работ необходимо приобрести и установить в компьютерном классе лицензионную версию современного фортрана. Например «Compaq Visual Fortran 6».