Кафедра "Математичне моделювання та інтелектуальні обчислення в інженерії"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/1366

Офіційний сайт кафедри http://web.kpi.kharkov.ua/dpm

Від 2022 року кафедра має назву "Математичне моделювання та інтелектуальні обчислення в інженерії", первісна назва – "Динаміка та міцність машин".

Iсторія кафедри починається в 1930 році, коли в нашому університеті, що називався тоді Харківський механіко-машинобудівний інститут, була створена спеціальність "Динаміка і міцність машин".

Засновниками спеціальності були видатні вчені: академіки Йоффе Абрам Федорович, Обреїмов Іван Васильович, Синельников Кирило Дмитрович, професор Бабаков Іван Михайлович. В різні роки кафедрою завідували: член-корреспондент АН УРСР Майзель Вениамин Михайлович (1936-1941); академік АН УРСР Філіппов Анатолій Петрович (1948-1960), професор, доктор технічних наук, лауреат Державної премії України Богомолов Сергій Іванович (1960-1991); професор, доктор технічних наук, академік АН вищої школи України Львов Геннадій Іванович (1992-2020). Від 2020 року і по теперішній час завідувач кафедри – лауреат премії Президента України для молодих вчених за видатні досягнення, доцент, кандидат технічних наук Водка Олексій Олександрович.

Кафедра входить до складу Навчально-наукового інституту комп'ютерного моделювання, прикладної фізики та математики Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". Наукова школа з динаміки і міцності машин, створена в нашому університеті, широко відома у світі.

У складі науково-педагогічного колективу кафедри працюють; 2 доктора технічних наук, 7 кандидатів технічних наук, 1 доктор філософії; 2 співробітника мають звання професора, 5 – доцента.

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 24

Методичні вказівки до лабораторного практикуму "Створення деталей конструкцій"
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Потопальська, Ксенія Євгенівна; Вязовиченко, Юлія Андріївна
Метою методичних вказівок є напрацювання навичок створення окремих деталей конструкцій у середі твердотільного моделювання SolidWorks. У даних методичних вказівках надано варіанти завдань для чотирьох лабораторних робіт відповідно до яких необхідно створити твердотільні моделі. При проведенні практичних занять з дисципліни “Моделювання в CAD-системах” – студенти повинні приділити особливу увагу розгляданню наступних питань: - побудова ескізів твердотільних моделей; - редагування ескізу; - додавання на ескіз геометричних взаємозв'язків та розмірів; - повне визначення ескізу; На рисунку 1 показано робочу область у режимі «Деталь».
Models and computer simulations of mechanical behavior of two-component material for structures data-driven reliability prediction
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Shapovalova, Mariia I.; Vodka, Oleksii O.
This monograph deals with investigation the influence of material microstructure on its mechanical properties. The authors use machine learning and computer vision techniques to assess material microstructure, and computational and experimental methods to determine mechanical characteristics. The theoretical background of material elastic characteristics is investigated, with a focus on processing microstructure images, determining microstructure stress-strain states, and yield criterion. The study also examines the microstructure of dual- component material, generating statistically equivalent artificial microstructures, and evaluating the yield surface. The authors apply data-driven yield surface for structural reliability prediction and evaluate the proposed algorithm for predicting the reliability on example of the Kirsch plate and water pump housing.
Методичні вказівки до виконання контрольних завдань "Метод скінченних елементів в розрахунках згинальної деформації стержневих систем"
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Грищенко, Володимир Миколайович
Метод скінченних елементів (МСЕ) – це основний найпопулярніший метод сучасної обчислювальної механіки. Створено велику кількість обчислювальних програмних комплексів на ПЕОМ, які побудовані на базі МСЕ (NASTRAN, COSMOS, ANSYS та інші). ANSYS – це універсальна розрахункова платформа для застосовування у різноманітних видах аналізу. Засоби МСЕ ANSYS дозволяють проводити розрахунки лінійного і нелінійного, статичного і динамічного аналізів конструкцій, задач руйнувань від втоми, рішення лінійних та нелінійних задач стійкості та теплофізики, задач гідрогазодинаміки, акустики, електродинаміки та електростатики, частот і форм коливань, допомагають у моделюванні складних процесів штампування, витяжки, ударної взаємодії, руйнування. Він використовується для розрахунку конструкцій різного призначення під впливом сил різноманітної природи (авіабудування, суднобудування, машинобудування, будівництво, енергетика, електронна промисловість, тощо).
Методичні вказівки до виконання лабораторних завдань з навчальної дисципліни "Програмування на Python"
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Шаповалова, Марія Ігорівна
Методичні вказівки до дисципліни «Програмування на Python» розроблені для комплексного супроводу навчального процесу та допомоги студентам у систематичному вивченні основ програмування на мові Python. Вони включають як теоретичні матеріали, так і детальні рекомендації для виконання практичних завдань, що дозволяє поступово та структуровано опанувати навички, необхідні для ефективного програмування. Основна мета цих методичних вказівок – допомогти студентам зрозуміти принципи роботи мови Python, розібратися в її синтаксисі та ключових конструкціях. Особлива увага приділяється таким базовим темам, як синтаксис мови, типи даних (числові, рядкові, логічні типи), оператори порівняння, цикли та логічні оператори. Ці теми є фундаментом для подальшого вивчення мови та необхідні для розуміння більш складних концепцій. Курс також включає розгляд колекційних типів даних, таких як списки, кортежі, множини та словники, які дозволяють зберігати та опрацьовувати великі обсяги інформації ефективно та зручно. Завдяки детальному розгляду роботи з колекціями студенти навчаться застосовувати їх у реальних програмних рішеннях. У вказівках наводяться численні приклади, що демонструють, як правильно використовувати ці інструменти для вирішення різних типів завдань. Друга частина курсу присвячена функціям та методам їх оптимізації через використання обгорток. Студенти навчаться створювати власні функції, що сприяє організації коду в модулі та повторному його використанню. Велике значення надається також обробці помилок — методи та інструменти, що розглядаються в рамках цієї теми, допоможуть студентам створювати програми, стійкі до помилок, та підвищувати їх надійність. Ще одним важливим аспектом курсу є ознайомлення з об'єктно-орієнтованим програмуванням (ООП). У методичних вказівках розглядаються основні принципи ООП, такі як класи, об’єкти, спадкування та поліморфізм. Це дозволяє студентам зрозуміти, як структурувати великі програмні проекти, використовуючи ООП для побудови більш гнучких і масштабованих систем. Окрема увага приділяється практичним аспектам роботи з бібліотеками Python, які знайшли широке застосування у наукових та інженерних розрахунках. У методичних вказівках представлені такі бібліотеки, як NumPy, Pandas та Matplotlib, що дозволяють ефективно виконувати складні розрахунки, а також візуалізувати отримані результати. Студенти навчаться використовувати ці бібліотеки для аналізу даних, побудови графіків та вирішення прикладних задач. Для повноцінного оволодіння навичками програмування на Python також важливим є вивчення принципів створення графічного інтерфейсу користувача (GUI). У методичних вказівках розглянуто основи роботи з інструментами для розробки GUI, що дозволить студентам створювати власні застосунки з інтуїтивно зрозумілими інтерфейсами. Зокрема, увага приділяється використанню таких бібліотек, як Tkinter або PyQt. Загалом, методичні вказівки є важливим інструментом для опанування програмування на Python. Вони не тільки сприяють ефективному засвоєнню матеріалу, але й надають практичні інструменти та приклади, які допоможуть студентам закріпити знання на практиці та застосовувати їх у реальних проектах. Кожен розділ вказівок містить чіткі інструкції, приклади коду та рекомендації щодо самостійного виконання завдань, що допомагає студентам у поглибленні знань та підготовці до подальшої професійної діяльності у сфері програмування.
Методичні вказівки до виконання лабораторних завдань з навчальної дисципліни "Програмування на Java"
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Шаповалова, Марія Ігорівна
Методичні вказівки з курсу програмування мовою Java для студентів спеціальностей 122 «Комп'ютерні науки» та 113 «Прикладна математика» спрямовані на формування у студентів фундаментальних знань з об'єктно орієнтованого програмування та розвиток практичних навичок у розробці програмного забезпечення. Лабораторні роботи дозволяють поступово освоювати ключові можливості мови Java, починаючи з простих програм на зразок "Hello World" і переходячи до складніших завдань, таких як робота з колекціями, обробка рядків і використання регулярних виразів. Цей підхід дозволяє студентам крок за кроком занурюватися в мову програмування та її можливості. На початкових етапах студенти знайомляться з базовими елементами синтаксису Java, а також із концепціями об'єктно-орієнтованого програмування, такими як спадкування та поліморфізм. Поступово робота ускладнюється через завдання, які передбачають розробку консольних додатків та освоєння графічного інтерфейсу на основі JavaFX. Це допомагає студентам зрозуміти, як можна створювати більш масштабовані та функціональні програми, використовуючи ці підходи. Додатково, у рамках лабораторних робіт студенти вивчають принципи створення динамічних веб-додатків із застосуванням сервлетів, що є важливим етапом для розуміння взаємодії між сервером і клієнтом у веб-розробці. Завдяки цьому курсу студенти отримують міцний фундамент для подальшого розвитку своїх навичок програмування та успішного застосування їх у професійній діяльності.
Аналіз властивостей тензора другого рангу
(2023) Львов, Геннадій Іванович
Один з важливіших прикладів застосування тензорів другого рангу є характеристика напруженого стану. Аналіз напруженого стану в точці навантаженого тіла є один з фундаментальних аспектів не тільки теорії пружності, але і в цілому механіки твердого тіла, що деформується, і є необхідним етапом будь-яких міцносних розрахунків. Індивідуальні домашні завдання по даній темі виконуються з метою закріплення теоретичних відомостей і придбання практичних навиків роботи з характеристиками напруженого стану. Перед виконанням роботи слід ретельно вивчити відповідні розділи теорії. Робота виконується в окремому зошиті протягом двох тижнів з моменту отримання завдання і здається на перевірку викладачу. Оцінка здійснюється по наступних основних параметрах: - повнота і правильність виконання завдання; - акуратність оформлення; - своєчасність здачі.
Алгоритмічні підходи обробки зображень для порівняння мікроструктур матеріалів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Гріцкова, Валерія Іванівна; Семененко, Олег Сергійович; Шаповалова, Марія Ігорівна; Водка, Олексій Олександрович
Розробка програмного рішення прикладної задачі механіки на основі чисельних методів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Васильченко, Нікіта Андрійович; Шаповалова, Марія Ігорівна; Федоров, Віктор Олександрович; Овчаренко, Віталій Володимирович
У роботі розглядається питання важливості вибору матеріалів для виробництва інструментів у фрезерній справі та визначення їхньої придатності шляхом детального аналіз міцності та поведінки під час обробки матеріалів. Для покращення довговічності та оптимізації виробництва, пропонується використовувати математичні моделі та чисельні методи, зокрема метод найменших квадратів та метод вирішення систем лінійних алгебраїчних рівнянь (СЛАУ) за допомогою методу Гауса з вибором головного елементу. Ці методи застосовуються для апроксимації експериментальних даних та аналізу характеристик матеріалу, забезпечуючи точність в оцінці його властивостей. Досліджено ситуації встановлення функції, коли лише деякі значення відомі, а також спрощення обчислень відомих функцій. Робота включає програмне забезпечення для чисельного розрахунку та візуалізації різних типів задач, які успішно вирішуються за допомогою розглянутих методів. Програмний алгоритм для апроксимації даних передбачає збереження інформації у текстовому файлі, введення користувачем кількості змінних та обрання кількості та типу базисних функцій. Після введення користувачем параметрів програма формує систему рівнянь на основі обраних функцій, визначає коефіцієнти апроксимації та будує графік для об'єктивної оцінки результатів. Завдяки зручному інтерфейсу користувач може легко взаємодіяти з програмою, шляхом введення значень. Аналіз результатів здійснюється за допомогою графічного відображення, що спрощує робочий процес та полегшує сприйняття отриманих даних. Апроксимація функцій за допомогою чисельних методів може бути ефективно використана в різних сферах для вирішення прикладних задач механіки.
Чисельне моделювання повзучості лопатки турбіни з монокристалічного сплаву
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Неманежин, Євген Олександрович; Львов, Геннадій Іванович; Торба, Юрій Іванович
Статтю присвячено моделі повзучості монокристалічного сплаву та розробці методики ідентифікації матеріальних параметрів по результатам фізичних експериментів. Виконано скінчено-елементний аналіз повзучості лопатки газотурбінного двигуна. Повзучість є одним із найнебезпечніших видів деформування в умовах експлуатації лопаток турбін. В процесі вивчення проблематики оцінки міцності турбінних лопаток авіаційних двигунів та енергетичних установ, особливу увагу слід приділити дослідженню перерозподілу напружень при повзучості. Характеристики кристалографічних структур сучасних лопаток турбін мають дуже значний вплив на проходження процесу розвитку тріщин на деталі в процесі роботи двигуна. На сьогоднішній день, турбінні лопатки виготовляються методом монокристалічного лиття. Такий тип структури матеріалу лопаток характеризують ортотропні механічні властивості. У цьому дослідженні розглядається модель стаціонарної повзучості для анізотропного жароміцного монокристалічного сплаву з кубічною симетрією. Авторами проведено чисельне моделювання параметрів матеріалу з використанням відомих літературних властивостей повзучості монокристалів. Описано алгоритм, який дозволяє визначити деякі характеристики повзучості монокристалів. Параметри наведених співвідношень можна отримати після проведення прямих експериментів, або базуючись на мікромеханічному аналізі, на прикладі композиційних матеріалів. Авторами проведено розрахунок констант повзучості типового жароміцного монокристалічного сплаву в результаті апроксимації його кривих повзучості, які були отримані в результаті проведення експерименту. На основі рівняння Нортона-Бейлі та використовуючи розрахунковий комплекс Maple Release 2021.0, було побудовано графік залежності швидкості деформації повзучості від рівня прикладеного до матеріалу навантаження, а також визначено мінімальну швидкість деформації та константи повзучості. Результати обчислень були застосовані для скінчено-елементного моделювання повзучості на прикладі твердотільної моделі лопатки турбіни високого тиску. На базі комплексу ANSYS Workbench проведено декілька серій розрахунків, зокрема, обчислення пружної задачі при навантаженні деталі відцентровими силами, а також накопиченню деформацій повзучості при різному часі дії впливу. Побудовано графіки зміни еквівалентних напружень та деформацій повзучості в залежності від часу.
Порівняльний аналіз динамічних характеристик суцільнометалічної, складної та композиційної лопаток із однаковим профілем з урахуванням впливу з'єднання елементів та аеродинамічних навантажень
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Мартиненко, Володимир Геннадійович
В роботі представлений порівняльний аналіз динамічних властивостей лопаток однієї роторної машини, що мають одну і ту ж саму форму профілю, але виконані з трьох різних матеріалів, а саме алюмінієвого сплаву, складного матеріалу, що поєднує в собі алюмінієвий сплав та сталь, та композиційного матеріалу, яким виступає односпрямований склопластик. У випадку суцільнометалічної лопатки, її профіль та хвостовик виконані з алюмінієвого сплаву. У випадку складного матеріалу профілю лопатки хвостовик виконаний із сталі, що є також складовою частиною матеріалу профілю. У випадку композиційної лопатки хвостовик є сталевим та з’єднаний у кореневому перерізі з її композиційним пером. Основна увага при порівнянні моделей механічної поведінки трьох типів лопаток приділяється впливу з’єднання складних та композиційних елементів із хвостовиком на динамічні характеристики лопатки в цілому, що досягається за допомогою розгляду контактних взаємодій елементів під дією відцентрових та аеродинамічних навантажень та подальшій передачі переднапруженого стану лопаток у модальний аналіз для визначення динамічних характеристик зразків та їх порівняння. Для коректного відображення закріплення елементів у робочому колесі вентилятора у випадку алюмінієвої лопатки розглядається сектор циклічної симетрії ротора, що дає змогу зробити висновок про можливість подальшого окремого розгляду лопатки для визначення її динамічних характеристик за рахунок набагато більшої жорсткості з’єднання лопатки із робочим колесом у порівнянні із жорсткістю пера лопатки та поширене на випадок складної лопатки розглядом сталевого хвостовика із алюмінієвим профілем з жорстким затисненням моделі по контактним поличкам хвостовика, а на випадок композиційної лопатки розглядом пера із жорстким затисненням у кореневому перерізі, де відбувається кріплення до сталевого хвостовика лопатки. Результати порівняльного аналізу динамічної поведінки трьох типів лопаток однакового профілю представлені у вигляді дослідження власних частот та форм коливань лопатки.