Рабочая программа дисциплины современные проблемы механики Программа курса основной образовательной программы магистратуры
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа дисциплины история и методология механики Программа курса основной, 125.9kb.
- Рабочая программа дисциплины численные методы и пакеты прикладных программ Программа, 194.24kb.
- Рабочая программа дисциплины философские вопросы естествознания Программа курса основной, 155.12kb.
- Рабочая программа теория электрических цепей (тэц) (наименование учебной дисциплины), 542.79kb.
- Аннотация рабочей программы дисциплины основы механики сплошной среды уровень основной, 22.79kb.
- Рабочая программа дисциплины «Системное и прикладное программное обеспечение» Программа, 92.76kb.
- Требования к результатам освоения основной образовательной программы магистратуры Требования, 292.07kb.
- Рабочая программа дисциплины моделирование систем направление подготовки дипломированных, 97.72kb.
- Рабочей программы учебной дисциплины, 52.11kb.
- Рабочая программа дисциплины физическая культура по специальности среднего профессионального, 386.38kb.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Механико-математический факультет
Кафедра математического моделирования в механике
| | УТВЕРЖДАЮ |
| | Проректор по учебной работе |
| | ________________В.П. Гарькин |
| | «____»_______________ 2010 г. |
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Современные проблемы механики
Программа курса основной образовательной программы магистратуры 010900.68 Механика деформируемого твердого тела направления механика 010900 - Механика
Самара
2010
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования специальности 010900 – Механика (номер государственной регистрации 199ЕН/СП)
Составитель рабочей программы:
_______________ ст. преподаватель В.Н. Калабухов
Рецензент: _____________________________ д. ф.-м. н., профессор В.И. Астафьев
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры математического моделирования в механике ( протокол № 9 от 4 мая 2010 г.)
Заведующий кафедрой
____ _____________ 2010 г. _______________ Н.И. Клюев
(дата)
СОГЛАСОВАНО
Декан
факультета
____ _____________ 2010 г. _______________ С.Я. Новиков
Начальник
методического отдела
____ _____________ 2010 г. _______________ Н.В. Соловова
ОДОБРЕНО
Председатель
методической
комиссии факультета
____ _____________ 2010 г. _______________ Е.Я. Горелова
1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе, требования к уровню освоения содержания дисциплины
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Цель дисциплины – познакомить слушателей с современными проблемами и задачами механики, с актуальными направлениями развития современной механики деформируемого твердого тела и механики жидкости и газа; дать представление о положении механики в современной науке, о приложениях результатов фундаментальной механики в современной технике и инновационных технологиях, дать представление слушателям о междисциплинарных связях механики и других областях естествознания.
.
Задачи дисциплины:
- ознакомить слушателей с ключевыми положениями механики, основными этапами ее развития;
- ознакомить слушателей с основными направлениями развития механики;
- познакомить слушателей с самыми последними достижениями и результатами механики деформируемого твердого тела и механики жидкости и газа;
- дать глубокое представление слушателям о новых направлениях в механике и актуальных задачах механики, таких как наноматериалы и исследование их свойств, обратные задачи в механике деформируемого твердого тела, развитие современных вычислительных комплексов;
- дать представление о нелинейных проблемах в механике;
- научить студентов умению самостоятельно работать со специальной математической литературой по механике, добывать и осознанно применять полученные знания;
- выработать у студентов навыки математического исследования прикладных задач механики сплошных сред, интерпретации результатов исследования, доведения решения до практически приемлемого результата с применением вычислительной техники.
1.2 Требования, обусловленные специализированной подготовкой магистра:
Слушатели, завершившие изучение данной дисциплины, должны:
Иметь представление:
- о механике как о современной науке, развитие которой стимулируется разнообразными запросами прикладных отраслей, связанных с высокотехнологичным производством и современной техникой;
- об экспериментальной механике как основе теоретических гипотез и представлений;
- о механике сплошных сред как основе современных технологий;
- о математическом аппарате решения краевых задач механики сплошной среды;
- об основных результатах исследования задач механики сплошных сред;
- о практическом применении теоретических результатов механики деформируемого твердого тела в современной технике и инновационных технологиях.
Знать:
- актуальные проблемы вычислительной механики сплошных сред, теории упругости, пластичности и вязкоупругости, физики и механики мезо и наноструктурных систем, гидродинамической устойчивости и турбулентности, гидродинамики многофазных сред, неньютоновских жидкостей и жидкостей с особыми свойствами;
- основные результаты решений краевых задач механики сплошных сред;
- последние достижения экспериментальной механики деформируемого твердого тела и глубоко понимать эффекты, сопровождающие деформацию твердого тела.
Уметь:
- показать в "работе" математические методы решения краевых задач механики сплошных сред;
- привести краткий анализ полученных результатов;
- ориентироваться в современных алгоритмах компьютерной математики, совершенствовать, углублять и развивать математическую теорию и физико-математические модели, лежащие в их основе;
- самостоятельно работать со специальной математической литературой, посвященной механике деформируемого твердого тела и механике жидкости и газа.
Быть способным:
- владеть математическими методами современной механики на основе глубоких знаний теории;
- к интенсивной научно-исследовательской и научно-изыскательской деятельности;
- к самостоятельному решению проблем механики сплошных сред;
- к собственному видению прикладного аспекта в теоретических результатах исследования проблем разрушения и прочности;
- к применению экспериментальных результатов;
- к самостоятельному освоению специальной научной литературы по механике сплошных сред;
- создавать и исследовать новые математические модели реальных тел и конструкций;
- находить из определяющих экспериментов материальных функций (функционалов, постоянных) в моделях реальных тел и сред;
- ориентироваться в современных алгоритмах компьютерной математики, совершенствовать, углублять и развивать математическую теорию и физико-математические модели, лежащие в их основе.
1.3.Связь с предшествующими дисциплинами
Для усвоения данного курса необходимо знание основных разделов курсов: «Математический анализ», «Аналитическая геометрия», «Дифференциальные уравнения», «Уравнения математической физики», «Теоретическая механика», «Механика сплошных сред», «Механика деформируемого твердого тела», «Механика жидкости, газа и плазмы».
1.4.Связь с последующими дисциплинами
Методы моделирования, рассмотренные в данном спецкурсе, будут использоваться в дисциплинах специализации и при дипломном проектировании студентами механико-математического факультета.
2.1 Объем дисциплины и виды учебной работы (в часах)
Очная форма обучения: 9 семестр – зачет.
-
№
п\п
Вид учебных занятий
Количество часов
1
Всего часов аудиторных занятий, из них:
18
2
Лекции
18
3
Всего часов самостоятельной работы, из них:
54
5
Подготовка к занятиям
30
6
Подготовка к зачету
24
7
Всего часов по дисциплине
72
2.2 Разделы дисциплины и виды занятий.
-
№
п\п
Название раздела дисциплины
Количество часов
лекции
практические занятия
Введение.
2
-
1
Общая и прикладная механика
2
-
2
Аналитическая механика и устойчивость движения
4
-
3
Механика жидкости и газа. Общая и прикладная гидродинамика
2
-
4
Общая и прикладная газодинамика
2
-
5
Теория упругости и вязкоупругости
2
-
6
Неклассические модели механики деформируемого твердого тела
4
-
Итого:
18
-
2.3. Лекционный курс
Раздел 1. Общая и прикладная механика.
Тема 1.1. Аналитическая механика и устойчивость движения.
Устойчивость и катастрофы в механических системах.
Тема 1.2. Управление и оптимизация в механических системах.
Теория управляемых систем. Теория оценивания и навигации. Прикладная теория управления движением. Задача о максимальном отклонении, абсолютная устойчивость и робастная стабилизация. Колебания механических систем. Механика космического полета. Механика машин и роботов. Мехатронные и робототехнические системы. Динамическая имитация управляемых движений. Мобильные роботы.
Раздел 2. Механика жидкости и газа.
Тема 2.1. Общая и прикладная гидродинамика.
Движение вязкой жидкости. Гидродинамика нефти и газа в пористых средах. Математические модели многофазной фильтрации несмешивающихся жидкостей в пористых средах. Теория пограничного слоя. Движение сред со сложной реологией. Гидрогазодинамика многофазных сред. Теория движения многофазных сред. Гидродинамическая неустойчивость и турбулентность.
Тема 2.2. Общая и прикладная газодинамика.
Околозвуковые течения газа. Аэродинамика до – и сверхзвуковых потоков. Аэрогазодинамика проницаемых сред. Теория парашюта. Физико-химическая гидрогазодинамика.
Раздел 3. Механика деформируемого твердого тела
Тема 3.1. Теория упругости и вязкоупругости.
Общие вопросы теории упругости. Постановка задач и общие методы их решения. Механика неоднородных тел и композитов. Задачи прикладной теории упругости. Физические основы вязкоупругости.
Тема 3.2. Теория пластичности и ползучести.
Физические основы теории пластичности. Экспериментальные исследования. Теория малых упругопластических деформаций. Общая теория упругопластических процессов. Краевые задачи теории пластичности и ползучести. Прикладные задачи теории пластичности. Исследование динамических свойств материалов и моделирование высокоскоростных процессов.
Тема 3.3. Механика разрушения и повреждений. Нелинейная механика разрушения. Математические методы механики разрушения. Механика конструкций. Теории прочности.
Тема 3.4. Неклассические модели механики деформируемого твердого тела. Общая теория определяющих соотношений механики сплошной среды. Неклассические модели сред.
Тема 3.5. Обратные задачи механики деформируемого твердого тела.
Коэффициентные обратные задачи в механике деформируемого твердого тела. Об идентификации линейных динамических систем. Идентификация полимерных материалов на основе дифференциальной формы определяющих уравнений. Обратные коэффициентные задачи для упругого стрежня. Коэффициентная обратная задача для волнового уравнения. Обратная задача сейсмики. Обратная задача Лэмба. Интегральные уравнения в обратных коэффициентных задачах теории упругости. Коэффициентные обратные задачи несвязанной термоупругости (к определению коэффициента теормоупругости). Коэффициентные задачи электроупругости.
Обратные граничные задачи теории упругости. Постановка обратных граничных задач в теории упругости и методы их исследования. Граничные обратные задачи для конечных тел. Обратные граничные задачи для полосы. Обратная граничные задачи для пластин. Об условной корректности обратных граничных задач теории упругости.
Геометрические обратные задачи в акустике и теории упругости. Геометрические обратные задачи в акустике в дифракционной постановке. Определение формы приповерхностного дефекта в акустической среде. Определение формы полости в упругой полуплоскости. Об определении конфигурации трещины в анизотропной среде. Идентификация плоских трещин в анизотропной упругой среде. Асимптотический подход при решении задач идентификации трещин. Идентификация малых дефектов в упругих телах. Коротковолновые методы в обратных геометрических задачах. Определение сферического упругого включения или сферической полости с помощью инвариантных интегралов механики разрушения.
Раздел 4.Различные области механики.
Тема 4.1 Биомеханика.
Тема 4.2. Проблемы механики природных процессов. Сейсмодинамика. Фундаментальная экология.
Раздел 5. Вычислительная механика.
Тема 5.1. Специальные пакеты прикладных программ. Пакеты символьной математики и их использование в задачах механики: функциональные возможности, примеры. Пакеты ANSYS, ABACUS.
Тема 5.2. Компьютерные технологии в прикладной механике жидкости и газа. Специальные пакеты трехмерного гидродинамического моделирования нефтяных и газовых месторождений.
Тема 5.3. Расщепление вычислительных алгоритмов в задаче механики. Алгоритмы, примеры и задачи.
Тема 5.4. Вычислительные методы механики разрушения. Расчет инвариантных интегралов механики разрушения.
2.4. Практические занятия.
Не предусмотрены.
3.Организация текущего и промежуточного контроля знаний
3.1. Контрольные работы
- Тестирование по курсу не предусматривается.
3.2. Комплекты тестовых заданий
- Тестирование по курсу не предусматривается.
3.3. Самостоятельная работа
Предусматривает подготовку к занятиям и зачету.
3.3.1. Поддержка самостоятельной работы (сборники тестов, задач, упражнений и др.)
1.Ильюшин А.А., Ломакин в.А., Шмаков А.П. Задачи и упражнения по механике сплошной среды. – М.: МГУ, 1973.
3.3.2. Тематика рефератов
Написание рефератов по курсу не предусматривается.
- Курсовая работа, её характеристика; примерная тематика.
Курсовая работа по курсу не предусматривается.
Итоговый контроль проводится в виде экзамена в 9 семестре. Экзаменационная оценка ставится на основании письменного и устного ответов по экзаменационному билету.
4. Технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ
Для решения задач повышенной сложности используются компьютеры на базе процессоров Pentium IV с подключением к сети Internet, пакеты программ Maple, ADAMS.
5. Активные методы обучения (деловые игры, научные проекты)
На практических занятиях часть решаемых задач носит проблемный исследовательский характер и имеет научное значение.
6. Материальное обеспечение дисциплины
Оборудование по курсу не предусмотрено.
7. Литература
7.1. Основная
1. Современные проблемы механики и физики космоса. Под ред. Е.Ю. Архарова. – М.: Физматлит, 2003. – 584 с.
2. Крендалл И.Б. Акустика. М.: Либроком, 2009. – 168 с.
3. Вахитов Ш.Я., Ковалгин Ю.А., Фадеев А.А., Щевьев Ю.П. Акустика. М.: Горячая линия – Телеком, 2009. – 664 с.
4. Тертычный В.Ю. Разнообразная механика. М.: Факториал Пресс, 2006. 272. (25 экз.)
5. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. М.: Издательство ЛКИ/URRSS, 2008. Т.1. 352 с.
6. Партон В.З., Морозов Е.М. Механика упругопластического разрушения. М.: Издательство ЛКИ/URRSS, 2008. Т.2. 192 с.
7. Ивлев Д.Д. Механика пластических сред. М.: Физматлит, 2002, Т.2. 448 с. (ссылка скрыта)
8. Ильюшин А.А. Труды. Том 4. Моделирование динамических процессов в твердых телах и инженерные приложения. М.: Физматлит, 2009. 526 стр. (25 экз.)
9. Рыжонков Д.И., Левина В.В., Дзидзигури Э.Л. Наноматериалы. М.: Бином. Лаборатория знаний. 2010. 368 с.( 25 экз.)
10. Елисеев А.А., Лукашин А.В. Функциональные наноматериалы. М.: Физматлит, 2010. 456 с.
7.2. Дополнительная
- Виноградов М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. – М.: Наука, 1990 (гриф. Минобразования; 7 экземпляров)
- Красильников В.А. Введение в акустику. – М.: МГУ, 1992 (гриф. Минобразования; 3 экземпляра)
- Блохинцев Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды. – М.: Наука, 1981 (гриф. Минобразования; 6 экземпляров)
- Мунин А.Г. и др. Аэродинамические источники шума. – М.: Машиностроение, 1981 (гриф. Минобразования; 2 экземпляра)
- Е. Скучик. Основы акустики. В 2-х томах. – М.: Мир, 1976 (гриф. Минобразования; 5 экземпляров)
- Исакович М.А. Общая Акустика. – М.: Наука, 1973 (гриф. Минобразования; 3 экземпляра )
7.Кошляков Н.С. и др. Основные дифференциальные уравнения математической физики. – М.: ФМЛ, 1962
8.Поль Р.В. Механика, акустика и учение о теплоте. – М.: Наука, 1971
9.Красильников В.А. Звуковые волны в воздухе, воде и твердых телах. – М. – Л.: ГТТИ, 1981
7. 3. Учебно-методические материалы по дисциплине
- Загузов И.С., Генералов А.В. Шум турбулентных потоков при наличии импедансных поверхностей. Учебное пособие. – Куйбышев: КГУ, 1985
- Загузов И.С. и др. Акустика газовых потоков со звукопоглощающими стенками. Учебное пособие. – Куйбышев: КГУ, 1986
ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ В РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЕ
за___________/__________________учебный год
В рабочую программу «Современные проблемы механики» для специальности 010900 Механика вносятся следующие дополнения и изменения: