6B07130 Инженерная механика и моделирование в Satbayev University

Цель: дать базовые знания по законам электромагнетизма и на осознанное их применение в науке и технике. Краткое Содержание Законы электричества и магнетизма, статическое электричество, электрические токи, магнитные явления.

Цель: формирование представлений о фундаментальных законах механики и термодинамики, о молекулярном строении тел. Краткое содержание Законы механики Ньютона, приложения в инженерии. Молекулярные строения тел и их физические свойства. Понятия и законы термодинамики.

Цель: ознакомить с основными идеями и концепциями математического анализа, дать базовые знания по дифференциальному исчислению функции одной переменной. Краткое содержание 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.

Цель: обучение методам и средствам машинной графики и графического моделирования геометрических объектов. Краткое содержание Понятия компьютерной графики, геометрического моделирования, графического объекта, интерактивной графической системы для решения задач автоматизации чертежно-графических работ на примере AutoCAD. Способы получения определенных графических моделей пространства, основанные на ортогональном проецировании и умение решать на этих моделях задачи, связанные пространственными формами и отношениями.

Цель: дать базовые знания по методам решения алгебраических уравнений и систем линейных уравнений, ознакомить методами аналитическая геометрия на плоскости и в пространстве. Краткое Содержание Определители. Алгебраические уравнения: общие теоремы. Многочлены. Системы уравнений и методы решения. Матрицы, алгебра матриц. Аналитическая геометрия на плоскости. Аналитическая геометрия в пространстве.

Цель: дать студентам базовые знания по интегральному исчислению функции одной переменной. Краткое содержание 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.

Дисциплина изучает задачи экологии как науки, 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

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.

Курс знакомит обучающихся с совершенствованием социально-экономических отношений казахстанского общества, психологическими особенностями коррупционного поведения. Особое внимание уделяется формированию антикоррупционной культуры, правовой ответственности за коррупционные деяния в различных сферах. Целью изучения дисциплины «Основы антикоррупционной культуры и права» является повышение общественного и индивидуального правосознания и правовой культуры студентов, а также формирование системы знаний и гражданской позиции по противодействию коррупции как антисоциальному явлению. Ожидаемые результаты: реализовывать ценности морального сознания и следовать нравственным нормам в повседневной практике; работать над повышением уровня нравственной и правовой культуры; задействовать духовно-нравственные механизмы предотвращения коррупции.

Цель: дать студентам базовые знания по векторному анализу и элементам тензорного анализа, по математической статистике. Краткое содержание дисциплины. Основы векторного анализа и элементы тензорного анализа. Интегральные теоремы. Приложения векторного и тензорного анализа в механике и инженерии. Введение в математическую статистику.

Цель: ознакомление с различными свойствами сил и условиями равновесия, формирование научных основ задач механики, связанных с условиями равновесия тел. Краткое содержание Система сходящихся сил. Теория моментов. Основная теорема статики. Произвольная плоская система сил. Трение. Произвольная пространственная система сил. Центр тяжести тела. Кинематика точки. Простейшие движения твердого тела. Плоскопараллельное движение твердого тела. Сложное движение точки.

Цель: дать базовые знания по дифференциальному и интегральному исчислению функции многих переменных. Краткое содержание 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.

Цель: обучение основам науки о прочности, жесткости и устойчивости материалов и конструкций и к правильному выбору методов расчета и проектирования различных конструкций. Краткое содержание Законы и теоретические положения, которые лежат в основе механики деформируемого твердого тела. Методы расчета элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость, методы расчета и проектирования при общем случае действия сил, динамическому действию сил, расчет элементов конструкций за пределами упругости.

Дисциплина изучает основы экономики и предпринимательской деятельности с точки зрения науки и закона; особенности, проблемные стороны и перспективы развития; теорию и практики предпринимательства как системы экономических и организационных 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.

Цель дисциплины заключается в формировании навыков организации и планирования научных исследований, методик проведения экспериментальных исследований, методов обработки информации. Дисциплина знакомит обучающихся с целями, задачами и этапами проведения научных исследований. Рассматриваются термины и понятия, методика проведения эксперимента, математические методы обработки результатов исследований. Понятия инженерного, лабораторного и промышленного эксперимента, стендовых исследований. Дисциплина знакомит с основами теории решения изобретательских задач, с алгоритмическими методами поиска технических решений и их оптимизации. Освещаются основные математические методы оптимизации, применение возможностей искусственного интеллекта для решения задач оптимизации; вопросы поиска, накопления и обработки научной информации.

Цель: формирование базовых знаний по разделам теории обыкновенных дифференциальных уравнении (ОДУ), постановкам задач и методам решений. Краткое содержание ОДУ 1-го порядка. Задача Коши. ОДУ высших порядков. Системы ОДУ. Линейные ОДУ с переменными коэффициентами. Численное интегрирование ОДУ и систем ОДУ. Использование Matlab для численного решения обыкновенных дифференциальных уравнений.

Цель: ознакомление с основными законами и положениями термодинамики применительно к задачам энергомашиностроения и теплоэнергетики. Краткое содержание Основные понятия термодинамики. Первый закон термодинамики. Приложение первого закона термодинамики к идеальным газам. Второй закон термодинамики. Приложение второго закона термодинамики к анализу. Теплосиловые газовые циклы. Термодинамические потенциалы и дифференциальные уравнения термодинамики. Свойства реальных газов и паров. Циклы холодильных машин и тепловых насосов.

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.

Цель: формирование знаний по фундаментальным вопросам общей химии и навыков их применения в профессиональной деятельности. Краткое содержание Законы, теоретические положения и выводы, которые лежат в основе химических дисциплин; свойства и взаимоотношения химических элементов, основанные на периодическом законе Д.И.Менделеева и на современных представлениях о строении вещества; основы химической термодинамики и кинетики; процессы в растворах; строение комплексных соединений.

Цель: ознакомление с основами программирования, методами и алгоритмами вычисления, методами численного решения алгебраических и обыкновенных дифференциальных уравнений с использованием ЭВМ. Краткое содержание Алгоритмы, алгоритмы поиска, алгоритмы обработки данных, арифметические алгоритмы. Неустойчивые алгоритмы и чувствительность задач к начальным условиям. Аппроксимация функций. Численное дифференцирование и интегрирование. Численное решение систем алгебраических уравнений. Численное решение обыкновенных дифференциальных уравнений.

Цель: формирование представлений о динамических процессах, имеющих место при эксплуатации машин и механизмов и их учёте при проектировании. Краткое содержание Эквивалентные схемы и механические характеристики машин и их приводов. Законы движения машин при различных механических характеристиках. Вопросы теории динамики машин с сосредоточенными и распределенными параметрами. Способы уменьшения динамических нагрузок. Компьютерный анализ и синтез динамических систем с использованием математического пакета MATHCAD.

Цель: ознакомление с основами теории фильтрации и её приложениями в технологии добычи металлов методом подземного скважинного выщелачивания. Краткое содержание Основные понятия и уравнения теории фильтрации (ТФ). Законы сохранения массы и импульса при фильтрации в пористой среде, закон Дарси. Вывод дифференциальных уравнений фильтрации. Фильтрация несжимаемой жидкости в недеформируемой пористой среде. Фильтрация с учетом слабой сжимаемости жидкости и пори-стого скелета. Приложения ТФ в технологии добычи металлов методом подземного скважинного выщелачивания.

Цель: обучение методам численного решения задач течения жидкости, возникающих в различных инженерных устройствах. Краткое содержание Основы конечно-разностных методов. Конечно-разностные аппроксимации дифференциальных операторов и уравнений. Понятие устойчивости и сходимости схемы. Методы решения уравнения переноса вихря. Методы решения уравнений для функции тока. Реализация граничных условий. Численные методы решения уравнений механики жидкости в переменных «скорость-давление».

Цель: формирование знаний по фундаментальным вопросам механики жидкости и газа и приобретение навыков применения полученных знаний и методов для решения практических задач инженерии. Краткое содержание Гипотеза сплошности; гидростатика. Кинематика поля течения. Сохранения массы. Уравнения движения жидкости, теорема Вернулли. Безвихревое и вихревое течение несжимаемой невязкой жидкости. Течения вязкой несжимаемой жидкости. Турбулентное течение, методы расчета.

Цель: формирование знаний по теоретическим основам механики деформируемого твердого тела, привитие навыков решения практических задач механики и инженерии. Краткое содержание Теория напряжений. Теория деформаций. Полная система уравнений теории упругости. Методы решения задач теории упругости. Простейшие обратно симметричные задачи теории упругости (кручение стержней). Приближенные методы решения задач теории упругости. Осесимметричные задачи и не осесимметричные задачи. Теория изгиба тонких плит.

Цель: обучение основам науки о прочности и надежности материалов, конструкций и машин, подготовка к правильному выбору методов расчета и проектирования. Краткое содержание Основные положения науки о прочности материалов и конструкций, методы расчета и проектирования при общему случаю действия сил, расчет статически неопределимых систем, динамическому действию сил, расчет элементов конструкций за пределами упругости, положения и зависимости надежности, надежность по основным критериям, расчеты надежности деталей машин отдельных групп.

Цель; формирование базовых знаний по классическим разделам уравнений математической физики (УМФ), постановкам их задач и методам решений. Краткое содержание дисциплины. 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.

Цель: ознакомление с методикой выполнения конечно-элементного анализа в среде АРМ Structure3D. Освоение создания модели объекта в редакторе АРМ Strucmrc3D и с использованием трехмерного редактора АРМ Studio. Краткое содержание Основная концепция МКЭ. Создание и расчет моделей конструкций, содержащих стержневые, пластинчатые и объемные конечные элементы в АРМ Structure 3D. Использование АРМ Studio для создания, нагружения и генерации конечно-элементной сетки трехмерных моделей. Модули расчета, анализа и проектирования валов и осей. Уравнения движения жидкости, теорема Вернулли. Безвихревое и вихревое течение несжимаемой невязкой жидкости.

Цель: ознакомление с общим методам анализа и синтеза механических систем, освоение общих методов исследования структуры, геометрии, кинематики и динамики типовых механизмов и машин. Краткое содержание 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.

Цель: изучение основ статистической механики и теории надежности, практических методов их применения. Краткое содержание 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.

Цель: формирование начальной базы знаний по основам теории, проектного расчета, конструирования деталей и элементов машин, разработке и оформлению конструкторской документации. Краткое содержание Понятие деталей и элементов машин, основные вопросы обеспечения их работоспособности. Изучение общих принципов проектирования и конструирования, построения моделей и алгоритмов расчетов типовых деталей и элементов машин с учетом главных критериев работоспособности, развитие навыков конструирования.

Цель: приобретение навыков записи уравнений и программирования кинематики, динамики и очувствления роботов, моделирование, управление в реальном времени робототехническими системами и манипуляторами. Краткое содержание Методы определение положения и скоростей звеньев робота. Системы координат робота, запись уравнений прямой и обратной кинематики робота. Запись дифференциальных уравнений движения робота, решение в Matlab. Управление роботом по траектории и по силе. Моделирование манипуляторов и роботов.

Лабораторный курс: Течения жидкости направлен на закрепление полученных теоретических знаний по механике жидкости и газа и развитие у обучающихся навыков проведения экспериментального исследования.

Цель: ознакомление с основами машинного обучения и применения его в стохастических задачах инженерии. Краткое содержание 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. Глубокиенейронные сети. Нейронные сети с обучением без учителя.

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.

Цель: ознакомление с методикой выполнения конечно-элементного анализа в среде АРМ Structure3D. Освоение создания модели объекта в редакторе АРМ Strucmrc3D и с использованием трехмерного редактора АРМ Studio. Краткое содержание Основная концепция МКЭ. Создание и расчет моделей конструкций, содержащих стержневые, пластинчатые и объемные конечные элементы в АРМ Structure 3D. Использование АРМ Studio для создания, нагружения и генерации конечно-элементной сетки трехмерных моделей. Модули расчета, анализа и проектирования валов и осей.

Курс основан на книге “Fundamentals of Heat and Mass Transfer”, авторы: FRANK P. INCROPERA, DAVID P. DEWITT, THEODORE L. BERGMAN, ADRIENNE S. LAVINE. Введение в теплопроводность. Одномерная, стационарная теплопроводность. Двумерная, стационарная теплопроводность. Переходная теплопроводность. Введение в конвективный теплообмен. Внешние течения. Внутренние течения. Свободный конвективный поток. Кипение и конденсация. Теплообменники. Радиационный теплообмен: процессы и свойства. Радиационный теплообмен между поверхностями. Диффузионный массоперенос.

Цель: получение знаний в области инженерного проектирования различного вида механических систем с использованием современных компьютерных программ. Краткое содержание Новейшие инструменты компьютерного моделирования, методы конечных элементов, методы оптимизации и методы анализа систем многих тел. Проектирование механических систем с использованием стандартных пакетов и средств автоматизированного проектирования Расчет напряжений, оценка прогибов, статических отказов, потери устойчивости элементов конструкции при комбинированных нагрузках.

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.

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.

Цель: формирование представления о физической природе процессов теплопереноса, о теоретических, экспериментальных и расчетных методах и способах решения прикладных задач. Краткое содержание Основные понятия о механизмах теплопереноса. Основополагающие принципы и законы переноса тепла. Основные виды и модели теплопереноса. Основные методы и методики расчета теплопереноса в энергетических системах и применения их для решения задач

Цель: получение знаний в области моделирования ипроектирования энергетически эффективных тепловых и вентиляционных систем. Краткое содержание 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: 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.

Цель: дать представление студентам об основных принципах объектно-ориентированного программирования (ООП) на языках C++ и C#. Краткое содержание Основные понятия. Классификация подвидов ООП. Определение ООП и его основные концепции. Особенности реализации. Проектирование программ в целом. Различные ООП-методологии. Компонентное программирование. Прототипное программирование. Класс-ориентированное программирование.

Цель: изучение структуры, функции и движения механических аспектов биологических систем с использованием методов механики. Краткое содержание 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. Методы исследования и моделирования.

анализировать основы антикоррупционного законодательства и предпринимательства, вопросы экологии, безопасности жизнедеятельности в условиях трудовой деятельности;

программировать на современных алгоритмических языках; владеть современными средствами компьютерного проектирования и моделирования;

применять теории и методы дифференциального и интегрального исчисления, интегральные теоремы, алгебру для решения задач механики жидкости и твердого тела;

применять фундаментальные физические законы мироздания и при разработке моделей и исследовании инженерных задач;

производить моделирование и расчеты задач динамики тел, теории механизмов и машин и детали машин;

производить моделирование и расчеты задач деформации тел, тепло и массообменых процессов в тепловых устройствах и реакторах;

применять современные прикладные программные обеспечения для решения задач механики твердых тел и механики жидкости и газа;

разрабатывать и строить физико-математические модели механических и тепловых систем и явлений, теплообменных установок и химических реакторов;

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

разрабатывать программные обеспечения, производить моделирование и исследование механических, гидравлических и тепло и массообменных задач в трубах, каналах и устройствах;

производить исследования по созданию новых механических устройств, роботов, массообменных и/или тепловых аппаратов;