6B07106 Инженерная механика в Satbayev University

Рассматриваются следующие разделы: физические основы механики, молекулярной физики и термодинамика. Изучение фундаментальных законов, теорий классической и современной физики, а также использование методов физического исследования как основы системы профессиональной деятельности.

Системы линейных алгебраических уравнений, векторная алгебра в трехмерном пространстве, задачи аналитической геометрии на плоскости и в пространстве, кривые и поверхности второго порядка, линейные пространства и их линейные преобразования, квадратичные формы и их приведение к каноническому виду.

Программа раздела «Электричество и магнетизм» Электростатика. Электрический заряд. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Напряженность поля точечного заряда. Принцип суперпозиции. Графическое изображение электростатического поля. Поток вектора напряженности электростатического поля. Теорема Гаусса. Поле равномерно заряженных тел: равномерно заряженной бесконечной плоскости, нити (цилиндра), сферы, шара. Работа перемещения заряда в электрическом поле. Потенциальная энергия взаимодействия точечных зарядов. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля. Потенциал электростатического поля. Потенциал и разность потенциалов. Связь между потенциалом и напряженностью электростатического поля. Потенциал поля точечного заряда. Принцип суперпозиции для поля системы зарядов. Разность потенциалов. Эквипотенциальные поверхности. Диполь во внешнем электростатическом поле. Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Поляризованность, диэлектрическая восприимчивость, диэлектрическая проницаемость вещества. Связь поляризованности с поверхностной плотностью связанных зарядов. Вектор электрического смещения. Теорема Гаусса для поля в диэлектрике. Условия на границе раздела двух диэлектрических сред. Проводники в электростатическом поле. Электростатическая индукция. Напряженность поля внутри проводника. Эквипотенциальность поверхности проводника. Электростатическая защита. Заряженный проводник. Электроемкость проводника. Конденсатор. Электроемкость конденсатора. Емкость плоского конденсатора. Соединение конденсаторов в батареи. Энергия заряженного проводника. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии.

Дать студентам базовые знания по интегральному исчислению функции одной переменной. Основы интегрального исчисления функции одной переменной: определенные интегралы, неопределенные интегралы, основная теорема интегрального исчисления, свойства интегралов, методы интегрирования. Приложение интегрального исчисления в механике и инженерии.

Целью дисциплины является приобретение теоретических и практических знаний по методам введения в анализ и дифференциального исчисления функций одной переменной. В дисциплине рассматриваются дифференциальное и интегральное исчисления; функции, непрерывность и дифференцируемость функций, теорема о среднем, формулы Тейлора; исследование функций. Исследование функций на монотонность с помощью первой производной, точки экстремума; исследование функций на выпуклость с помощью второй производной, точки перегиба. Асимптотическое поведение функций.

Курс развивает у студентов следующие умения: изображать всевозможные сочетания геометрических форм на плоскости, производить исследования и их измерения, допуская преобразования изображений; создавать технические чертежи, являющиеся основным и надежным средством информации, обеспечивающих связь между проектировщиком и конструктором, технологом, строителем. Знакомит студентов с основами автоматизированной подготовки графической части конструкторских документов в среде AutoCAD.

Дисциплина изучает сущность, причины возникновения, причины устойчивого развития коррупции как с исторической, так и с современной точек зрения. Рассматривает предпосылки и воздействия для развития антикоррупционной культуры. Изучает развитие противодействия коррупции на основе социальных, экономических, правовых, культурных, нравственных и этических норм. Изучает проблемы формирования антикоррупционной культуры на основе взаимосвязи с различного вида общественными отношениями и различными проявлениями.

Дисциплина изучает задачи экологии как науки, типы (аут экология, популяционная и социальная экология), экологические термины, законы функционирования природных систем и аспекты экологической безопасности в условиях трудовой деятельности. Мониторинг окружающей среды и управление в области ее безопасности. Источники загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных, подземных вод, почвы и пути решения экологических проблем; безопасность жизнедеятельности в техносфере; чрезвычайные ситуации природного и техногенного характера

Дать базовые знания по дифференциальному и интегральному исчислению функции многих переменных. Дифференциальное и интегральное исчисление функции многих переменных. Криволинейные, двойные и кратные интегралы; интегралы по поверхности и по объему; теоремы о среднем значении; ряды и интегралы Фурье. Приложения дифференциального и интегрального исчисления функции многих переменных в механике и инженерии.

Целью курса является знание законов преобразования систем сил; условий равновесия систем сил на плоскости и в пространстве; понятий трения скольжения и сопротивление качению при равновесии тел. А также способов задания движения точки и тела, законов определения скоростей и ускорений точек при плоском, сферическом и произвольном движении тела.

Цель курса: обучение будущего инженера основам науки о прочности, жесткости и устойчивости материалов и конструкций, подготовка его к правильному выбору методов расчета и проектирования, ознакомление с последними достижениями науки и техники в области механики сплошного деформируемого тела, в развитии у студентов логического мышления, навыков самостоятельного продумывания, необходимых в дальнейшей работе при решении тех или иных задач естествознания и техники.

Целью преподавания курса «Обыкновенные дифференциальные уравнения. Matlab» является формирование базовых знаний по разделам курса, помогающие анализировать, моделировать и решать теоретические и практические задачи как аналитическими, так и численными методами с использованием Matlab; привитие студентам умений самостоятельно изучать учебную литературу. Задачи курса научить распознавать типы и формы интегрируемых уравнений и систем, их интегрировать и применять дифференциальные уравнения для математического решения прикладных задач.

Курс включает в себя необходимые данные по динамике материальной точки и твердого тела, понятия колебательного движения различных механических систем, анализ условий устойчивости равновесия и движения материальных объектов, решение соответствующих уравнений. Получение навыков построения математических моделей материальных объектов, инженерных процессов и их анализа на основе найденных решений.

Дать студентам базовые знания по векторному анализу и элементам тензорного анализа, по математической статистике. Основы векторного анализа и элементы тензорного анализа. Интегральные теоремы. Приложения векторного и тензорного анализа в механике и инженерии. Введение в математическую статистику.

Дисциплина изучает основы предпринимательской деятельности и лидерства с точки зрения науки и закона; особенности, проблемные стороны и перспективы развития; теорию и практики предпринимательства как системы экономических, организационных и правовых отношений бизнес-структур; готовность предпринимателей к инновационной восприимчивости. Дисциплина раскрывает содержание предпринимательской деятельности, этапов карьеры, качеств, компетенций и ответственности предпринимателя, теоретического и практического бизнес-планирования и экономической экспертизы бизнес-идей, а также анализа рисков инновационного развития, внедрения новых технологий и технологических решений.

Целью курса является изучение основных понятий и разделов механики жидкости и газа, кинематики, законов гидростатики и гидродинамики. В дисциплине изучаются модели и физические свойства жидкостей и газов; силы, действующие в жидкости, гидростатическое давление и его свойства; основные уравнения и законы равновесия и движения жидкостей и газов; режимы течения и методы расчета прикладных задач. Рассматриваются методы расчета жидкостных и газовых систем, потерь напора в них.

Курс включает в себя основные понятия элементов машин и основные виды механизмов. Структурный анализ и синтез механизмов. Кинематический анализ механизмов с низшими парами. Динамика машин и механизмов. Синтез механизмов. Проектирование механизмов с требуемыми свойствами

Теория напряжений. Теория деформаций. Физические уравнения. Полная система уравнений теории упругости. Методы решения задач теории упругости. Точные решения. Простейшие обратно симметричные задачи теории упругости (кручение стержней). Приближенные методы решения задач теории упругости. Плоская задача теории упругости. Элементарные решения с помощью функции напряжений. Применение уравнений плоской задачи к конкретным примерам. Плоская задача теории упругости в полярных координатах. Осесимметричные задачи. Неосесимметричные задачи. Теория изгиба тонких плит.

Цель дисциплины - изучение основных понятий и законов химии; фундаментальных закономерностей химической термодинамики и кинетики; квантово-механической теории строения атома и химической связи. Растворы и их типы, окислительно-восстановительные процессы, координационные соединения: образование, устойчивость и свойства. Строение вещества и химия элементов.

Термодинамический анализ первого и второго родов. Энергетический и эксергетический анализ. Основные теплотехнические схемы. Моделирование на TRNSYS 18. Моделирование на EES (Engineering Equation Solver). Математическое моделирование теплообменных процессов в сложных теплотехнических устройствах на основе теплового баланса. Гидравлические расчеты. Подбор комплектующего оборудования для теплотехники. Основы холодильной техники и тепловых насосов. Экспериментальные методы расчета в теплотехнике. Программирование и анализ больших данных.

Целью курса «Инженерные материалы» является получение студентами научных знаний о свойствах инженерных материалов и закономерностях их изменения при внешнем воздействии; методы определения механических свойств материалов; получение практических навыков и умений различать инженерные материалы по составу, физико-механическим свойствам; овладение навыками использования различных материалов для решения инженерных задач.

Основная концепция метода конечных элементов. Типы конечных элементов. Дискретизация. Общие понятия об автоматизированном проектировании. Создание расчетной модели стержневой конструкции. Создание и расчет стержнево-пластинчатой модели конструкции. Создание и расчет моделей конструкций, содержащих пластинчатые и объемные конечные элементы, в редакторе модуля АРМ STRUCTURE 3D. Использование 3D-препроцессора АРМ STUDIO для создания, нагружения, и генерации конечно-элементной сетки трехмерных моделей. Модули расчета, анализа и проектирования валов и осей (APM Shaft)

Oбучение численным методам решения уравнений переноса вещества и стационарной и нестационарной теплопроводности и применению к задачам инженерной механики. Конечно-разностные методы решения уравнения переноса вещества и диффузии. Понятие устойчивости и сходимости схемы. Явные и неявные схемы. Итерационные методы решения эллиптических уравнений. Реализация начальных и граничных условий. Стратегия и тактика численного решения задач инженерной механики.

Курс «Численные методы и программирование» раздел науки, возникший на стыке вычислительной математики, механики и машиностроения. Предметом данного раздела науки является численное моделирование различных движений и течений, а также программирование полученных задач на ЭВМ. Целью преподавания является ознакомление студентов с численными методами решения задач машиностроения, научить основным принципам математического моделирования задач машиностроения, ознакомить с приемами построения и исследования разностных схем, используемых для численного решения обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных, и численного программирования на ЭВМ.

Основные требования, предъявляемые к деталям и элементам машин. Критерий работоспособности элементов машин и методы их оценки. Понятие надежности и ее основ-ные показатели. Механические передачи и их классификации. Зубчатые передачи и их классификация. Проектный расчет зубчатых передач на прочность. Червячные передачи и их классификация. Расчет на прочность червячных передач. Ременные передачи. Цепные передачи. Валы и оси. Проектный расчет валов на прочность. Подшипники скольжения и качения. Подбор подшипников качения. Виды соединения. Расчет соединений на прочность.

Вычислительная гидромеханика: Курс включает Основы конечно-разностных методов. Методы решения уравнения переноса вихря. Явные и неявные методы, граничные условия. Численная реализация решения уравнения переноса завихренности. Методы решения уравнений для функции тока. Прямые и итерационные методы, граничные условия. Численная реализация уравнений «завихренность – функция тока». Конечно–разностные методы решения уравнений Навье–Стокса для физических переменных.

Основы мехатроники: 16-разрядный микропроцессор, встроенные компьютеры, аналоговые и цифровые устройства, датчики, исполнительные механизмы. Математические методы и алгоритмы, используемые при планировании и управлении движением под действием сил. Моделирование и управление электромеханических систем, моделирование различных мехатронных систем.

Формирование базовых знаний по классическим разделам уравнений математической физики (УМФ), постановкам их задач и методам решений. Параболические уравнения, свойства и методы их решений, метод Фурье. Гиперболические уравнения, некоторые свойства и методы их решений, метод характеристик. Эллиптические уравнения и некоторые качественные свойства, классические решения, метод Пуанкаре-Перрона.

Курс сочетает в себе теорию и практику, а также широкий спектр инструментов проектирования, необходимых для инженера-механика. Классические инженерные дисциплины сочетаются с курсами по новейшим инструментам компьютерного моделирования, таким как методы конечных элементов, методы оптимизации и методы анализа систем многих тел. Рассматривается вопросы использования различного рода компьютерных программ в инженерном проектировании. Проводится расчет напряжений, оценка прогибов, статических отказов, потери устойчивости элементов конструкции при комбинированных нагрузках. На лабораторных занятиях осуществляется моделирование, конструирование механических систем, имеющих отношение к реальному применению.

Системы возобнавляемых источников энергии: Объем запасов традиционных энергоносителей. Атомная энергия и парниковый эффект. Солнечное излучение. Энергия ветра. Энергия воды. Геотермия. Использование биомассы. Производство водорода, топливные элементы и метанизация.

При составлении программы для данного курса были приняты во внимание следующие цели: ознакомить студентов с классификацией аддитивных технологий, дать общие сведения об основных видах АМ-технологий, производителях АМ-машин, тенденции развития и примеры практического использования АМ-технологий в промышленности. Изучение терминология и классификация, характеристика рынка AM-технологий. Аддитивные технологии и быстрое прототипирование, технологии и машины для выращивания металлических изделий. Аддитивные технологии и литейное производство, аддитивные технологии и порошковая металлургия , создание элементов машин.

Определение перемещений. Общий случай деформации бруса. Определение перемеще-ний при произвольном нагружении стерж-ней. Статически неопределимые системы. Метод сил. Теории напряженного и деформированного состояний. Расчет на прочность при сложном напряженном со-стоянии. Гипотезы прочности. Косой изгиб. Внецентренное растяжение-сжатие. Сов-местное действие изгиба с кручением. Прочность при напряжениях, циклически изменяющихся во времени. Основные по-ложения и зависимости надежности. Зави-симости между случайными величинами. Надежность по основным критериям. Расче-ты надежности деталей машин отдельных групп.

Механика биожидкостей: Реологические свойства крови и вопросы её моделирования, биомеханика крупных кровеносных сосудов, анатомия и гистология сосудов, механические свойства биотканей, особенности функционирования сосудистой системы в живом организме.

Изучение основ статистической механики и теории надежности, практических методов их применения.Определения вероятностных характеристик процессов, освоения статистических методов расчета систем, основные положения теории случайных процессов, методы анализа случайных колебаний механических систем, составление математических моделей расчета элементов машин, механизмов и машинных агрегатов при действии случайных нагрузок, проведение расчетов надежности и безотказной работы систем.

Рассмотрены эквивалентные схемы и механические характеристики машин и их приводов. Изучены законы движения машин при различных механических характеристиках. Изложены вопросы теории динамики машин с сосредоточенными и распределенными параметрами. Предложены и исследованы способы уменьшения динамических нагрузок. Компьютерный анализ и синтез динамических систем приведен с использованием математического пакета MATHCAD.

Получение знаний в области проектирования энергетически эффективных тепловых и вентиляционных систем.Моделирование и проектирование тепловых систем. Оптимизация тепловых установок. Динамическое поведение тепловых систем. Отопительные системы на основе возобновляемой электроэнергии. Солнечное отопление и горячее водоснабжение. Экономические расчеты для инженерных систем.

Цель: получение знаний в области проектирования энергетически эффективных тепловых и вентиляционных систем.Проектирование тепловых и вентиляционных систем: Моделирование тепловых и вентиляционных систем. Оптимизация тепловых и вентиляционных установок. Динамическое поведение тепловых и вентиляционных систем. Экономические расчеты для инженерных систем.

Цель: научить к построению компьютерных моделей механических систем, численному решению задач механики сплошной среды, проведению компьютерных инженерных расчетов задач механики.Метод конечных разностей и применение его для решения задач механики жидкости и инженерных задач. Метод конечных элементов и применение его для решения задач механики твердого деформируемого тела. Постановка и численная реализация граничных условий.

Управление динамическими системами: Теория управления техническими объектами, вызовы, диктуемые нелинейной динамикой процессов управления, приоритетные задачи и подходы к их решению. Развитие теории управления в контексте трех периодов её становления: периода классической механики Ньютона, современного периода и в направлении будущей роли теории управления как составляющей процесса создания самоуправляемых объектов и технологий.

Машинное обучение в инженерии: Основные понятия и примеры прикладных задач. Линейный классификатор и стохастический градиент. Нейронные сети: градиентные методы оптимизации. Метрические методы классификации и регрессии. Метод опорных векторов. Многомерная линейная регрессия. Нелинейная регрессия. Критерии выбора моделей и методы отбора признаков. Логические методы классификации. Глубокие нейронные сети. Нейронные сети с обучением без учителя.

Основы теплопереноса: В рамках курса «Основы теплопереноса» студенты ознакомятся с основными видами теплопереноса, а также моделями, описывающими процесс теплопереноса и методами расчета прикладных задач теплопереноса.

Изучение различных типов роботов. Методы определение положения и скоростей звеньев робота. Системы координат робота, запись уравнений прямой и обратной кинематики робота, решение в системе Matlab. Запись дифференциальных уравнений движения робота, решение в системе Matlab. Управление при движении робота по траектории. Управление по силе. Использование различных сенсоров в роботах. Моделирование манипуляторов и роботов.

уметь выражать письменно и устно свое мнение по теме инженерной механики на казахском (русском) и английском языках;

дифференцировать и интегрировать функции одной и многих переменных; применять интегральные теоремы и элементы тензорного анализа в задачах механики жидкости и твердого тела;

понимать фундаментальные физические основы и законы мироздания, чтобы со знанием применять их при исследовании и решении инженерных задач;

проводить расчеты по динамике тел, теории механизмов и машин и детали машин на основе знаний по теориям дифференциального и интегрального исчисления, алгебре, векторного анализа;

проводить исследования и расчеты по деформациям тел, тепло и массообменым процессам в тепловых устройствах и реакторах на основе знаний по математическому анализу, алгебре, дифференциальным уравнениям, по численным методам механики твердого тела и механики жидкости;

иметь навыки работы с современными прикладными программными обеспечениями для определения поведения твердых тел, течения жидкости в трубах, каналах и устройствах и применения их для решения инженерных задач;

разрабатывать и строить физико-математические модели механических систем и тепловых явлений и процессов в двигателях, теплообменных установках и химических реакторах;

разрабатывать и проектировать различные механизмы и детали машин, механические системы и устройства, автономные механизмы и роботы;

выбирать оптимальные численные методы и разрабатывать, создавать программные обеспечения, позволяющие провести компьютерные расчеты, моделирование и исследование, механических, гидравлических и тепло и массообменных задач в трубах, каналах и устройствах;

проводить с использованием аналитических, экспериментальных и/или численных методов самостоятельные исследования по разработке и созданию новых механических устройств, роботов, массообменных или тепловых аппаратов;