8D05403 Механика в КазНУ им. аль-Фараби

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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)

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 и параллельных расчетов;

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;

реализовывать и корректировать в случае необходимости процесс самостоятельных научных исследований, подбирая методы, наиболее точно отвечающие поставленной задаче; критически анализировать и оценивать получаемые результаты, формулировать обоснованные выводы даже в условиях неполной или ограниченной информации; писать научные статьи используя навыки академического письма и доносить широкому научному сообществу результаты своих исследований, критически оценивая их значимость;

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;

писать самостоятельно научные проекты, ставя актуальную для общества теоретическую или практическую задачу механики, и разрабатывать алгоритм необходимых для ее решения исследовательских мероприятий; определять направление и интенсивность своего профессионального развития в выбранной научной области, уметь работать в команде и содействовать развитию коллектива и общества в целом; осуществлять преподавание специальных дисциплин в высших учебных заведениях, творчески применяя знания педагогики и психологии в педагогической деятельности.