8D05403 Механика в КазНУ им. аль-Фараби

Дисциплины

• Общая теория моделей деформируемых сред

  Цель: формирование умений и навыков математического и компьютерного моделирования задач механики деформируемого твердого тела (МДТТ). Задачи: решать задачи МДТТ аналитическими методами, методом компьютерного моделирования, применяя современные компьютерные технологии и пакеты прикладных программ. Визуализация результатов расчета; анализ, выводы. Содержание: напряженно-деформированное состояние твердых деформируемых сред; модели МДТТ; методы решения задач МДТТ; этапы математического моделирования, общие тpебования, особенности построения математических моделей задач МДТТ.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Полимерные и композиционные материалы

  Цель: формирование системных знаний о полимерных и композиционных материалах. Задачи: применяя современные методы расчета полимерных и композиционных материалов провести расчет элементов конструкций из полимерных и композиционных материалов; определить пределы длительной прочности полимерных изделий, прочность анизотропных композитов; анализ результатов, выводы. Содержание: полимеры и композиты; виды, структуры полимерных и композиционных материалов, их физические, механические свойства; методы расчета прочности материалов, сферы их применения.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Аппаратное обеспечение робототехнических систем

  Цель: формирование у докторантов знаний и профессиональных компетенции по аппаратно-программному обеспечению робототехнических систем. Задачи: решать задачи в области создания средств и систем робототехники с использованием современных аппаратных средств и информационных технологий; разрабатывать имитационные модели взаимодействия элементов аппаратного обеспечения робототехнических систем. Содержание: Аппаратное обеспечение, датчики, исполнительные механизмы, процессоры, системы управления, архитектура компьютерного управления робототехнических систем, области автоматизированного управления, алгоритмизации; проектно-конструкторская деятельность.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Проектирование исполнительных механизмов и манипуляторов

  Цель: формирование знаний и профессиональных компетенции по проектированию исполнительных механизмов и манипуляторов (ИММ). Задачи: проектировать, разработать схемы и создать конструкций ИММ; подготовить проектно-конструкторские документации; оформить заявку на патент. Содержание: патентно-информационный анализ современного состояния и развития конкретного вида ИММ, критерий оценки рациональных ИММ, методика, алгоритмы и компьютерные программы для моделирования ИММ; методы изготовления опытного образца ИММ; проектно-конструкторские документации опытно-экспериментальной конструкций ИММ.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Современные методы проектирования роботов

  Цель: формирование системных знаний и профессиональных компетенции по проектированию роботов. Задачи: проектировать детали роботов в среде INVENTOR; провести автоматизированный расчет и проектирование деталей машин, механизмов, элементов конструкций и узлов в системах АDAMS, EASY5; анализ результатов, выводы. Содержание: современные компьютерные методы автоматизированного расчета и проектирования деталей роботов, элементов конструкций и узлов, методы выполнения конечно-элементного анализа в среде АDAMS, EASY5 и INVENTOR.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Методы расчета турбулентных течений

  Цель: овладение численными методами расчета, необходимыми для исследования турбулентных течений. Задачи: сформулировать физическую постановку задачи турбулентных течений, выбрать математическую модель турбулентности; используя пакеты прикладных программ провести численное исследование турбулентных течений; визуализация результатов; анализ, выводы. Содержание: проблемы турбулентности, Гипотеза Буссинеска, полуэмпирические модели турбулентности, классификации методов расчета турбулентных течений, прямое численное моделирование (DNS), метод моделирования крупных вихрей (LES), решение уравнений Рейнольдса (RANS)

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Моделирование сложных физических процессов в COMSOL Multiphysics

  Цель: формирование системных знаний и профессиональных компетенции по моделированию сложных физических процессов в COMSOL Multiphysics. Задачи: моделировать и исследовать сложные физико-химические процессы, решать инженерные задачи используя пакет прикладных программ COMSOL Multiphysics; визуализировать результаты исследования; анализ результатов и выводы. Содержание: обзор модулей гидродинамики и теплопередачи, механики твердого тела, AC/DC, акустики, химий, плазмы; комбинирование модулей для решения мультифизических задач.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Теория пластичности и ползучести

  Цель: формирование фундаментальных знаний по теории пластичности и ползучести материалов. Задачи: применять теорию малых упругопластических деформаций, теорию пластического течения, деформационную теорию пластичности и теорию упрочнения к решению задач механики деформируемых тел; Содержание: основные понятия и термины, основные уравнения и постановка задачи теории пластичности и ползучести, теоретические и прикладные задачи по расчету не упругих, вязкоупругих деформируемых объектов, аналитические методы их решения.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Виброактивность, вибрации и вибродиагностика

  Цель: формирование способности исследования вибрации и колебания в машинах и механизмах; Задачи: уравновешивание ротора при проектировании; определение видов и условии неуравновешенности; анализ основных положений методов замещающих масс;выводы. Содержаниие: понятие о неуравновешенности механизма (звена); методы замещающих масс; балансировка роторов; обзор типовых технологических процессов одноплоскостной и высокочастотной схем балансировки, методы балансировки; условия статического и динамического уравновешивания ротора при проектировании.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Динамическое управление робототехнических систем

  Цель: формирование системных знаний и профессиональных компетенции по методам динамического управления робототехнических систем. Задачи: исследовать основные кинематические соотношения, позволяющие определять положение манипулятора робота в рабочем пространстве; решать задачи движения его звеньев; исследовать динамику манипуляторов; Содержание: теория манипуляторных роботов и методы управления ими; основные кинематические соотношения, способы и алгоритмы кинематического управления манипуляторами; основные сведения о динамике манипуляционных механизмов, математические модели движения.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Порядок и хаос в динамических системах

  Цель: формирование системных знаний по методам определения порядка и хаоса в динамических системах. Задачи: решать задачи механики, разрабатывая алгоритмы для вычисления сечений в фазовом пространстве определить очаги рождения хаоса в фазовом пространстве, их границы. Содержание: порядок и хаос, причины возникновения хаоса в динамических системах, методы исследования, границы порядка и хаоса, бифуркационные характеристики конкретных задач, перестройка фазового пространства при изменении параметра.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Общая химия

  Цель: формирование знаний о механизмах и общих закономерностях протекания химических процессов; Задачи: решать задачи общей химиии, исследовать химические процессы, происходящие во время адсорбции, горения, тепло и массообмена при химических превращениях; анализ результатов, выводы. Содержание: виды химических связей, химическая кинетика и равновесие, адсорбционное равновесие, общая характеристика химических элементов и их соединений, органические соединения, химические процессы горения, тепло массообмен при химических превращениях.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Расчеты конструкций МКЭ

  Цель: формирование знаний и профессиональных компетенции необходимых для решения задач механики по методу конечных элементов (МКЭ). Задачи: применять МКЭ для решения задач механики, учитывая особенности напряженно-деформированного состояния тел; визуализация результатов; анализ, выводы. Содержание: особенности деформирования под нагрузкой тел различной формы, состава; приближенные методы решения задач механики деформируемого тела; теория МКЭ; МКЭ для стержневого конечного элемента, алгоритм расчета стержневой системы МКЭ.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Наномеханика

  Цель: формирование системных знаний и профессиональных компетенции в области наномеханики. Задачи: анализировать физико-химические свойства наноматериалов; применять квантовые явления в квантовых компьютерах; разрабатывать алгоритмы и программы для вычисления на квантовых компьютерах; визуализация результатов, анализ результатов и выводы. Содержание: основные методы измерения, исследования, получения и модификации структур имеющие размеры 0,1 – 100 нм; квантовые явления, возникающие у наноструктур, квантовые компьютеры, квантовые алгоритмы вычисления.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Механика хрупкого разрушения

  Цель: формирование базовых знаний и профессиональных компетенции в области механики хрупкого разрушения материалов. Задачи: провести исследования проблем прочности деталей машин и конструкций применяя подходы механики разрушения; анализ причин хрупкого разрушения материалов, механизмов зарождения и роста магистральных трещин; анализ результатов, выводы. Содержание: предмет и задачи механики хрупкого разрушения; основные понятия механики хрупкого разрушения; теоретическая и реальная прочность тел; особенности разрушения композитов.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Методы научных исследований

  Цель и задачи дисциплины: формирование способности определить метод (аналитический, экспериментальный, численный) научного исследования в соответствии с поставленной задачей, анализировать, интерпретировать научные данные, работать с базами данных, обработать данные полученные в симуляциях, экспериментах, наблюдениях, использовать методы визуализации и статистического анализа данных. Будут изучены: методы научных исследований, методы обработки и анализа данных, способы обработки эмпирической информации, этапы анализа данных, интерпретация полученных данных.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 3
  

• Методы расчета задач механики

  Цель: овладение основными аналитическими и численными методами расчета, необходимыми для решения современных, актуальных задач механики деформируемых твердых тел. Задачи: применяя эффективные аналитические и современные численные методы решать задачи механики деформируемых твердых тел; оценить точность результатов; анализ, выводы. Содержание: современные аналитические методы расчета; численные методы расчета; оценки НДС, прочности, жесткости и устойчивости рассматриваемых деформируемых объектов, сред и конструкций.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Методы моделирования задач тепло и массообмена

  Цель: формирование знаний и профессиональных компетенции по методам моделирования задач тепло и массообмена. Задачи: используя программный пакет Fortran для решения задач тепло и массопреноса провести исследования процессов тепло и массопереноса (конвективного и кондуктивного теплообмена, диффузии, массопереноса в двухкомпонентных средах); визуализация результатов, анализ, выводы. Содержание: модели тепло- и массообменных процессов, моделирование процессов конвективного и кондуктивного теплообмена, диффузии, массопереноса в двухкомпонентных средах.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Моделирование и управление мехатронными системами

  Цель: формирование у докторантов системных знаний и профессиональных компетенции по моделированию и управлению мехатронными системами. Задачи: на основе полученных знаний по моделированию и управлению мехатронными системами проектировать мехатронные системы; моделировать мехатронные модули движения; создавать современные системы управления мехатронными системами; анализировать результаты и давать практические рекомендации. Содержание: методы проектирования мехатронных систем; методы моделирования мехатронных модулей движения, современные системы управления мехатронными системами.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Механика подземных сооружений

  Цель: формирование знаний и профессиональных компетенции в области механики подземных сооружений, Задачи: сформулировать проблемы подземных сооружений; провести расчёт подземных сооружений с использованием математического моделирования, аналитических и численных методов, компьютерных программ. Содержание: оценка взаимодействия подземного сооружения с вмещающим массивом, анализ напряженно-деформируемого состояния системы, основы теории элементов подземных сооружений, методы их расчета на прочность и устойчивость под действием различных нагрузок и факторов.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Математические методы теоретической и небесной механики

  Цель: формирование способности применять современные математические методы для решения задач теоретической и небесной механики. Задачи: сформулировать физическую, математическую постановку задачи; применять современные математические методы к решению задачи; визуализация результатов; анализ и выводы. Содержание: современные математические методы теоретической и небесной механики; классические методы на современном языке компьютерной алгебры; основы современной КАМ-теории, резонансные и не резонансные случаи; поступательно-вращательное движение в оскулирующих элементах.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Академическое письмо

  Цель: формирование у обучающихся навыков написания академических текстов, навыков создания докладов и презентаций, составления библиографического описания. Задачи: Создание академических текстов: реферат, аннотации, рецензия, обзор литературы, тезисы для конференции, научные статьи; презентаций докладов. Содержание: Академическое письмо как практическая дисциплина. Научный язык и научный текст. Плагиат. Правила научного цитирования. Формы представления результатов научного исследования. Обоснование темы исследования. Введение. Обзор литературы. Библиографическое описание.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 2
  

• Интеллектуальные системы роботов

  Цель: формирование системных знаний и профессиональных компетенции об интеллектуальных системах роботов. Задачи: решать задачу планирования действий интеллектуальных систем роботов и мобильных роботов на основе методов интеллектуального человеко-машинного интерфейса; оценивать и анализировать тенденции развития интеллектуальной робототехники, включая миниатюризацию, бионическую робототехнику, групповое управление. Содержание: интеллектуальные системы, современные методы исследования интеллектуальных систем роботов, методы искусственного интеллекта, экспертные системы, нейросетевые структуры, система технического зрения.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Основы системы символьных вычислений "Mathematica"

  Цель: формирование базовых знаний и профессиональных компетенции по системе символьных вычислений «Mathematica». Задачи: применять пакет аналитических вычислений «Mathematica» к решению задач теоретической и прикладной механики; визуализация результатов, анализ и выводы. Содержание: интерфейс системы Mathematica, основы работы системы Mathematica в режиме вычислений, визуализация, представление данных, векторы, матрицы, математические функции, оптимизационные задачи, алгебраические и трансцендентные уравнения, системы уравнения, дифференциальные уравнения, вычисление интегралов.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Проектирование мобильных роботов

  Purpose: formation of knowledge and professional competence in the design of mobile robots. Tasks: to program and solve the equations of kinematics, dynamics of movement of mobile robots in Matlab and Lego Maindstorms systems; create programs to control mobile robots. Contents: types and designs of mobile robots, equations of kinematics, dynamics of motion of mobile robots in Matlab and Lego Maindstorms systems; control programs for mobile robots in solving problems of navigation, localization and planning.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Оптимизационные методы управления

  Цель: формирование знаний и профессиональных компетенций по оптимизационным методам управления Задачи: сформулировать физическую и математическую постановку задачи; применять оптимизационные методы управления к решению задач механики; визуализация результаов, анализ результатов и выводы. Содержание: основы оптимизации, принципы оптимального управления, детерминированные и стохастические задачи дискретных и непрерывных систем, предиктивное управление, динамическое программирование, вариационные исчисления, принцип Понтрягина, применение теории оптимизационного управления для инженерных систем.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Искусственный интеллект в задачах механики

  The course "Artificial Intelligence in Mechanical Problems" will cover numerical methods for addressing mathematical statistics, optimization, and curve fitting. This curriculum will enable students to acquire fundamental techniques in AI, machine learning, and deep learning for big data processing related to experiments, numerical simulations, and monitoring data

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Численные методы в гидродинамике

  Цель: формирование способности применять современные методы моделирования задач гидродинамики высокого порядка точности, с применением высокопроизводительных вычислений и параллельных расчетов. Задачи: применять методы высокого порядка точности для решения задач гидродинамики; реализовать параллельные вычисления на MultiGPU; визуализация результатов; анализ, выводы. Содержание: современные высокопроизводительные методы моделирования задач гидродинамики, схемы дискретизации с высокой точностью; методы на точность и сходимость; параллельные вычисления на MultiGPU.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

Профессии

Результаты обучения

• делать подробный анализ физико-химических свойств наноматериалов, анализировать принципы построения моделей турбулентных течений, моделировать задачи динамики жидкостей и газов с высоким порядком точности с применением высокопроизводительных вычислений, параллельных расчетов и искусственного интеллекта;
• критически анализировать современные аналитические и численные методы решения задач теоретической и небесной механики и подбирать подходящие методы с учетом ограничений постановки конкретной физической задачи;
• применять аналитические и численные методы к решению задач теории пластичности и ползучести, специальных задач механики деформируемого твердого тела, механики подземных сооружений, механики хрупкого разрушения, механики композитов;
• различать условия устойчивости и неустойчивости, рождения хаоса, определения очагов хаоса и их границ, применяя эти знания для решения задач в конкретных областях механики;
• моделировать тепло- и массообменные процессы, составлять модели с учетом происходящих химических реакций и проводить исследования сложных физических процессов в программном обеспечении COMSOL Multiphysics;
• проектировать исполнительные механизмы, манипуляторы, стационарные и мобильные роботы, применяя современные методы моделирования робототехнических систем, расчета конструкций, диагностики и управления мехатронными системами, включая методы исследования современных интеллектуальных систем роботов;
• анализировать и интерпретировать научные данные из различных областей механики, используя современные методы обработки данных, включая визуализацию, и разрабатывать на их основе практические рекомендации;
• участвовать в выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ/ проектов по избранной научной теме, повышая научную результативность и публикационную активность, работая с национальными и международными базами данных, применяя методологию научных исследований, соблюдая этические нормы научных исследований и нормативные правовые акты в области науки, развивая у обучающихся исследовательских навыков;
• проводить научно-методическую работу, обеспечивая интеграцию психолого-педагогических знаний и знаний в предметной области при проведении учебных занятий, применяя разработанные в учебном процессе учебно-методические материалы, инновационные (в том числе цифровые) технологии обучения, механизмы развития и совершенствования образовательных программ высшего и послевузовского образования в соответствии с потребностями рынка труда, соблюдая нормативные правовые акты в области высшего и послевузовского образования;
• развивать образовательную среду и организационную культуру в соответствии с политиками и процедурами ОВПО, способствуя повышению гражданской и профессиональной активности обучающихся, формируя у обучающихся устойчивый интерес к выбранной профессии, соблюдая принципы академической честности, добропорядочности и антикоррупционной деятельности, используя инструменты педагогического менеджмента, концепцию стратегий, механизмов продвижения глобальных и национальных ценностей в молодежной среде и в социуме; уметь работать в команде и содействовать развитию коллектива и общества в целом.