Рабочая программа учебной дисциплины сд. 03 Модели и методы анализа проектных решений Для специальности (направления)
| Вид материала | Рабочая программа |
- Магистерской программы «Методы анализа и синтеза проектных решений», 31.38kb.
- Ый курс, семестр 7, 2011-20012 уч год, Столярчук В. А. " Модели и методы анализа проектных, 262.27kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Интеллектуальные системы принятия проектных, 94.67kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины методы теории принятия решений Наименование дисциплины, 117.3kb.
- Рабочая программа для направления (специальности), 68.28kb.
- Примерная программа наименование дисциплины Методы оптимальных решений Рекомендуется, 259.35kb.
- Рабочая программа дисциплины «математические методы и модели в принятии решений» Рекомендуется, 198.96kb.
- Программа дисциплины сд. В математические методы и модели в управлении для студентов, 94.25kb.
- Программа дисциплины дс 3 электрохимические методы анализа для студентов направления, 125.34kb.
- Рабочая программа дисциплины «Модели и методы исследования операций» Рекомендуется, 133.33kb.
ГОУ ВПО
«Воронежский государственный технический университет»
«Утверждаю»
Декан ЕГФ
_____________С.М.Пасмурнов
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
СД.03 Модели и методы анализа проектных решений
Для специальности (направления) _230104 «Системы автоматизированного проектирования»
форма обучения очная
срок обучения нормативный
Воронеж 2007
Рабочая программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом направления
654600 «Информатика и вычислительная техника» .
специальности 230104 «Системы автоматизированного проектирования»
на основании примерной программы дисциплины
__________________________________________________________________
утвержденной “___”______________200 г.
УМО по образованию в области машиностроения и приборостроения .
(название УМО)
Составитель программы к.т.н.,проф.ПасмурновСМ
(подпись)(уч.степень, звание, ФИО)
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры
____________________________________________________________ Протокол № ___ от “___”_____________200 г.
Зав. кафедрой_________САПРИС_________________________________
(наименование кафедры разработчика)
____________________________
(подпись)
Рабочая программа рассмотрена и одобрена методической комиссией
Естественно-гуманитарного факультета
Председатель МК________________________О.Г. Яскевич
СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ
ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Выписка из Государственного образовательного стандарта
высшего профессионального образования государственных требований к минимуму содержания уровню подготовки инженера
направления_654600 «Информатика и вычислительная техника»
по специальности_230104 «Системы автоматизированного проектирования»
(Текст из ГОС ВПО)
С
Д.03 Модели и методы анализа проектных решений 170
Постановка задачи анализа объектов с распределенными параметрами. Краевые условия. Примеры математических моделей объектов с распределенными параметрами. Стационарные и нестационарные задачи. Преобразование ММ в ходе решения.
Метод конечных разностей. Замена производных конечными разностями. Погрешности аппроксимаций, порядок погрешностей. Устойчивость разностных схем. Учет граничных условий первого и второго рода. Границы неправильной формы. Экстраполяция Ричардсона. Явные и неявные разностные схемы. Метод взвешенных невязок. Метод Бубнова-Галеркина. Одновременная аппроксимация дифференциальных уравнений и краевых условий. Естественные краевые условия. Глобальные базисные функции. Метод конечных элементов. Требования гладкости базисных и весовых функций. Снижение требований к гладкости базисных функций. Получение матрицы жесткости и вектора нагрузок конечного элемента. Ансамблирование конечных элементов. Двумерные задачи. Треугольный и прямоугольный конечный элементы. Бесконечные элементы. Нестационарные задачи.
Постановка задачи анализа объектов с сосредоточенными параметрами. Представление структуры в виде графов и эквивалентных схем. Аналогии между подсистемами. Топологические и компонентные уравнения. Эквивалентные схемы однородных подсистем: электрических, механических, гидравлических, пневматических и тепловых. Типы связей между однородными подсистемами. Эквивалентные схемы технических объектов. Получение топологических уравнений на основе матрицы контуров и сечений. Способы формирования математических моделей систем в различных координатных базисах. Модели элементов технических систем в различных базисах. Методы моделирования в частотной области. Общие принципы организации вычислительного процесса. Моделирование больших систем на основе методов диакоптики.
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
1.Цель и задачи дисциплины
Целью данного учебного курса является изучение и выработка навыков выбора оптимального метода проектного решения в различных областях применения САПР:
-изучение теоретических основ методов анализа принятия проектных решений.
-выработка практических навыков использования стандартного и написания специального ПО.
-приобретение навыков анализа реальных объектов проектирования.
При изучении данной дисциплины студент должен быть знаком с мат. анализом (диф. и интегр. исчисление) информатикой, программированием.
2. Требование к уровню освоения содержания дисциплины. Умение анализировать качество работы САПР с применением математических методов знание формальных методов анализа проектных решений.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Форма обучения_очная
Срок обучения нормативный
Курс 5
| Вид занятий | Всего часов | Семестры и количество часов | |
| Общая трудоемкость | 170 | 9 | 170 |
| Аудиторные занятия | 85 | 9 | 85 |
| Лекции | 34 | 9 | 34 |
| Лабораторные работы | 34 | 9 | 34 |
| Практические занятия | 17 | 9 | 17 |
| Самостоятельная работа | 85 | 9 | 85 |
| Курсовая работа | 30 | 9 | 30 |
| Работа над темами для самостоятельного изучения | 30 | 9 | 30 |
| Подготовка к практическим, Семинарским и лаб. занятиям | 25 | 9 | 25 |
| Рубежи контроля знаний (экзамен, зачет) | Экзамен зачет | 9 | Экзамен зачет |
4.Содержание дисциплины
4.1.Разделы дисциплины и виды занятий(тематический план)
| N N/ N | Разделы Дисциплины | Лекции (час) | Лабор. занят. (час) |
| 1 | Анализ объектов с распред. параметрами | 6 | 12 |
| 2 | Метод конечных разностей. Устойчивость разностных схем. Метод конечных элементов. | 14 | 12 |
| 3 | Анализ объектов с сосредоточенными параметрами. Однородные подсистемы. Модели элементов техн. Систем. | 12 | 8 |
4.2.Содержание разделов дисциплины.
РАЗДЕЛ 1. Анализ объектов с распред. параметрами
Лекция 1. Введение. Цель и задачи курса. Связь с другими дисциплинами.
Лекция 2. Объекты с распределенными параметрами. Краевые условия.
Лекция 3. Математические модели объектов с распределенными параметрами. Стационарные и нестационарные задачи.
Лекция 4. Преобразование математ. моделей в ходе решения.
РАЗДЕЛ 2. Метод конечных разностей. Устойчивость разностных схем. Метод конечных элементов
Лекция 1. Метод конечных разностей. Замена производных конечными разностями. Погрешности. Устойчивость разностных схем.
Лекция 2. Граничные условия первого и второго рода. Границы неправильной формы.
Лекция 3. Экстраполяция Ричардсона. Явные и неявные разностные схемы. Метод взвешенных невязок. Метод Бубнова-Галеркина.
Лекция 4 .Одновременная аппроксимация дифференциальных уравнений и краевых условий. Естественные краевые условия.
Лекция 5. Глобальные базисные функции. Метод конечных элементов. Требования гладкости базисных и весовых функций.
Лекция 6. Матрица жесткости и вектора нагрузки конечного элемента.
Лекция 7. Ансамблирование конечных элементов. Двумерные задачи. Треугольный и прямоугольный конечные элементы. Бесконечные элементы. Нестационарные задачи.
РАЗДЕЛ 3. Анализ объектов с сосредоточенными параметрами. Однородные подсистемы. Модели элементов техн. систем.
Лекция 1. Анализ объектов с сосредоточенными параметрами. Графы и эквивалентные схемы. Аналогии между подсистемами.
Лекция 2. Топологические и компонентные уравнения. Эквивалентные схемы однородных подсистем. Типы связей между подсистемами.
Лекция 3. Эквивалентные схемы технических объектов. Топологические уравнения на основе матрицы контуров и сечений.
Лекция 4.Математические модели систем в различных координационных базисах. Модели элементов технических систем в различных координатных базисах
Лекция 5. Методы моделирования в частотной области.
Лекция 6. Организация вычислительного процесса. Моделирование больших систем на основе методов диакоптики.
5. Лабораторный практикум
| N n/n | N раздела № раздела | Наименование лабораторной работы | Кол-во часов |
| 1 | 1 | Изучение возможностей пакета matlab | 4 |
| 2 | 1 | Автоматическая генерация расчетной сетки геометрических форм | 4 |
| 3 | 1 | Решение задачи стационарной теплопроводности | 4 |
| 4 | 2 | Построение линейных нитерполяционных полиномов дискретизированной области | 4 |
| 5 | 2 | Решение расчетных занятий по методу конечных элементов. Сравнение с аналитическим методом | 8 |
| 6 | 3 | Одновременная задача стационарной теплопроводности | 4 |
| 7 | 3 | Элементы высокого порядка | 4 |
6 Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
6.1. Рекомендуемая литература
а) основная литература
- Черноруцкий И.Г. Методы принятия решений:– С-Петербург: Изд-во ВНV-СПб, 2005. - 416с.
- Словарь-справочник под ред. В.Н. Волковой ,В.Н. Козлова Системный анализ и принятие решений. –Москва,Изд-во Высшая школа, 2004. - 616с.
- Полунин И. Ф. Курс математического программированиия. Москва,Изд-во Высшая школа, 2007
б) дополнительная литература
- Митчелл Э., Уэйн Р. Метод конечных элементов для уравнений с частными производными, 1981 – 216с.
- Молчанов И. Н., Николенко Л. Д. Основы МКЭ, 1989 – 272с.
- Сабоннадьер Ж-К., Кулон Ж.-Л. Метод конечных элементов и САПР. 1989 – 192с.
6.2 Средства обеспечения освоения дисциплины.
Стандартные пакеты watlab, watcat
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Лаборатория, оснащенная компьютерами уровня Celeron 1,7-2,4; Pentium 4, НДД 40 Гкв, 128Мв
8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
8.1. Методические рекомендации для преподавателя
Работа преподавателя по организации изучению дисциплины заключается в чтении лекций в соответствии с рабочей программой, проведении лабораторных занятий и их прием у студентов, проведение промежуточных мероприятий по проверке знаний, проведение итогового контроля в виде экзамена и проведение контроля остаточных знаний. Самостоятельное изучение отдельных разделов дисциплины преподаватель должен организовать в соответствии с планом-графиком самостоятельной работы студентов. Демонтрация геометрических форм осуществляется с непользованием компьютера. Контроль текущего освоения материала достигается проведением экспресс опросов по разделам учебного курса.
Основной учебный материал занесён в систему дистанционного обучения Афина.
8.2. Методические рекомендации для студентов
Студенты очной формы обучения нормативного срока обучения изучают дисциплину "Модели и методы анализа проектных решений " в течение 9 семестра. Виды и объем учебных занятий, формы контроля знаний приведены в табл. 1. Темы и разделы рабочей программы, количество лекционных часов и количество часов самостоятельной работы студентов на каждую из тем приведены в табл. 2. В первой колонке этой таблицы указаны номера тем согласно разделу 4. Организация лабораторного практикума, порядок подготовки к лабораторным занятиям и методические указания к самостоятельной работе студентов, а также порядок допуска к лабораторным занятиям и отчетности по проделанным работам определены в методических указаниях по выполнению лабораторных работ.
Самостоятельная работа студентов в ходе изучения лекционного материала заключается в проработке каждой темы в соответствии с методическими указаниями , а также в выполнении домашних заданий, которые выдаются преподавателем на лекционных занятиях. Необходимым условием успешного освоения дисциплины является строгое соблюдение графика учебного процесса по учебным группам в соответствии с расписанием.
9.Рекомендуемый перечень тем практическихзанятий.
- Анализ примеров стационарных и нестационарных задач.
- Замена производных конечными разностями.
- Аппроксимация дифференциальных уравнений, краевые условия.
- Объекты с сосредоточенными. Прафы и эквивалентные схемы.
- Построение топологических и компонентных уравнений.
- Модели систем в различных базисах.
- Моделирование частотной области.
- Моделирование больших систем.
10.Дополнительный учебно-методический материал
Описания стандартных математических пакетов. Методические материалы к лабораторным работам.
Приложение 1.
Календарный план чтения лекций.
| Номер и краткое название темы (лекции) | Дата NN недель | Примеча-ние |
| Раздел 1 | | |
| Лекция 1. Введение. Цель и задачи курса. Связь с другими дисциплинами. | 1 | |
| Лекция 2. Объекты с распределенными параметрами. Краевые условия | 2 | |
| Лекция 3. Математические модели объектов с распределенными параметрами. Стационарные и нестационарные задачи. | 3 | |
| Лекция 4. Преобразование математ. моделей в ходе решения. | 4 | |
| Раздел 2 | | |
| Лекция 1. Метод конечных разностей. Замена производных конечными разностями. Погрешности. Устойчивость разностных схем. | 5 | |
| Лекция 2. Граничные условия первого и второго рода. Границы неправильной формы. | 6 | |
| Лекция 3. Экстраполяция Ричардсона. Явные и неявные разностные схемы. Метод взвешенных невязок. Метод Бубнова-Галеркина. | 7 | |
| Лекция 4. Одновременная аппроксимация дифференциальных уравнений и краевых условий. Естественные краевые условия | 8 | |
| Лекция 5. Глобальные базисные функции. Метод конечных элементов. Требования гладкости базисных и весовых функций | 9 | |
| Лекция 6. Матрица жесткости и вектора нагрузки конечного элемента | 10 | |
| Лекция 7. Ансамблирование конечных элементов. Двумерные задачи. Треугольный и прямоугольный конечные элементы. Бесконечные элементы. Нестационарные задачи. | 11 | |
| Раздел 3 | | |
| Лекция 1.Анализ объектов с сосредоточенными параметрами. Графы и эквивалентные схемы. Аналогии между подсистемами. | 12 | |
| Лекция 2. Топологические и компонентные уравнения. Эквивалентные схемы однородных подсистем. Типы связей между подсистемами. | 13 | |
| Лекция 3.Эквивалентные схемы технических объектов. Топологические уравнения на основе матрицы контуров и сечений | 14 | |
| Лекция 4. Математические модели систем в различных координационных базисах. Модели элементов технических систем в различных координатных базисах | 15 | |
| Лекция 5. Методы моделирования в частотной области | 16 | |
| Лекция 6. Организация вычислительного процесса. Моделирование больших систем на основе методов диакоптики. | 17 | |
Приложение 2.
План-график самостоятельной работы
| N Недели | Вид работы | Нормотив час/задание | Объем (кол-во заданий) | Всего за неделю (час) |
| 1. | Изучение возможностей matlab | 3 | 1 | 3 |
| 2. | Изучение возможностей matcat | 3 | 1 | 3 |
| 3. | Численные методы решения систем дифференциальных уравнений | 2 | 1 | 2 |
| 4. | Изучение методов интерполяции | 2 | 1 | 2 |
| 5. | Методы экстраполяции | 2 | 1 | 2 |
| 1-1.7 | Подготовка лабораторным работам | 1 | 8 | 4 |
| 1-17 | Подготовка к практическим заданиям | 2 | 8 | 16 |
| 2-16 | Выполнение курсового задания | 30 | 1 | 30 |
| 2-17 | Самостоятельная работа над материалами | 1,4 | 17 | 22 |