Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Budownictwa i Architektury - Budownictwo (N2)
specjalność: Konstrukcje Budowlane i Inżynierskie

Sylabus przedmiotu Dynamika i stateczność:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Budownictwo
Forma studiów studia niestacjonarne Poziom drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta magister inżynier
Obszary studiów nauki techniczne, studia inżynierskie
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Dynamika i stateczność
Specjalność Konstrukcje Budowlane i Inżynierskie
Jednostka prowadząca Katedra Teorii Konstrukcji
Nauczyciel odpowiedzialny Radosław Iwankiewicz <riwankiewicz@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Anna Jabłonka <Anna.Jablonka@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
projektyP3 9 1,30,44zaliczenie
wykładyW3 18 1,70,56egzamin

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Matematyka - rachunek różniczkowy i całkowy
W-2Mechanika teoretyczna - statyka i kinematyka
W-3Mechanika budowli - metoda sił, metoda przemieszczeń
W-4Mechanika komputerowa - macierzowa wersja metody przemieszczeń, metoda elementów skończonych

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie z metodami analizy wiotkich konstrukcji z efektami dynamicznymi i statecznościowymi
C-2Wykształcenie podstawowej umiejętności w przeciwdziałaniu zjawiskom wyboczenia i drgań rezonansowych
C-3Zapoznanie ze współczesną wiedzą w badaniach nowoczesnych układów konstrukcyjnych

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
projekty
T-P-1Rozwiązywanie równania ruchu układu o jednym stopniu swobody - z tłumieniem lub bez. Tłumienie krytyczne1
T-P-2Drganie swobodne i drganie własne. Rezonans1
T-P-3Równania ruchu układu o wielu stopniach swobody - model elementów skończonych - rozwiązywanie technikami komputerowymi1
T-P-4Metody iteracyne do rozwiązywania uogólnionych zagadnień własnych oraz metody numerycznego całkowania równań ruchu1
T-P-5Równowaga stateczna i chwiejna. Niejednoznaczność linii deformacji konstrukcji. Wyboczenie1
T-P-6Stateczność lokalna i globalna. Kryteria statecznościowe1
T-P-7Uogólnione zagadnienie Eulera1
T-P-8Stateczność lokalna - wyznaczanie siły krytycznej dla prostych konstrukcji o różnych warunkach podporowych1
T-P-9Kolokwium: dynamika i stateczność1
9
wykłady
T-W-1Drugie prawo Newtona. Zasada Hamiltona. Równianie Lagrange'a II rodzaju. Zasada d'Alemberta1
T-W-2Sformułowanie równania ruchu układu o jednym stopniu swobody. Rozwiązywanie równań ruchu z tłumieniem i bez. Tłumienie krytyczne2
T-W-3Drganie swobodne i drganie własne. Częstotliwości (wartości) i postaci (wektory) własne. Rezonans1
T-W-4Sformułowanie równań ruchu układu o wielu stopniach swobody ― model elementów skończonych1
T-W-5Rodzaje tłumienia a zasada zachowania energii. Tłumienie Rayleigh’a ― liniowa kombinacja składowych sztywności i mas1
T-W-6Metody iteracyjne do rozwiązywania uogólnionych zagadnień własnych1
T-W-7Metody numerycznego całkowania bezpośredniego równań ruchu krok-po-kroku ― algorytmy Wilsona-θ i Newmarka1
T-W-8Metoda całkowania pośredniego równań ruchu ― analiza i synteza modalna, algorytm superpozycji modalnej1
T-W-9Równowaga stateczna i chwiejna. Niejednoznaczność linii deformacji konstrukcji ― bifurkacji i przeskok. Wyboczenie2
T-W-10Stateczność lokalna i globalna. Kryteria statecznościowe1
T-W-11Metoda energetyczna, metoda drgań, metoda imperfekcji1
T-W-12Uogólnione zagadnienie Eulera2
T-W-13Utrata stateczności lokalnej ― siły krytyczne dla prostych konstrukcji o różnych warunkach podporowych1
T-W-14Utrata stateczności globalnej ― współczynnik obciążenia krytycznego1
T-W-15Stateczność złożonych konstrukcji w kontekście elementów skończonych1
18

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
projekty
A-P-1Ćwiczenia projektowe9
A-P-2Samodzielne wykonanie zadań projektowych20
A-P-3Przygotowanie do kolokwium10
39
wykłady
A-W-1Udział w wykładach18
A-W-2Udział w egzaminie2
A-W-3Przygotowanie do egzaminu16
A-W-4Studiowanie literatury i bieżące utrwalanie wiedzy15
51

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny
M-2Ćwiczenia projektowe z wykorzystaniem komputerowych programów inżynierskich

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Ocena ćwiczeń projektowych - prezentacja
S-2Ocena podsumowująca: Kolokwium pisemne
S-3Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
B_2A_N2/K/D11_W01
Zna prawa, zasady oraz pojęcia z zakresu dynamiki konstrukcji w ujęciu Metody Elementów Skończonych
B_2A_W01, B_2A_W04C-3T-P-5, T-P-2, T-P-3, T-P-6, T-P-7, T-P-8, T-P-1, T-W-2, T-W-9, T-W-1, T-W-3, T-W-5, T-W-4, T-W-15, T-W-11, T-W-10, T-W-14, T-W-12, T-W-13M-1, M-2S-3, S-2
B_2A_N2/K/D11_W02
Zna prawa, zasady oraz pojęcia z zakresu stateczności konstrukcji
B_2A_W05C-1T-P-4, T-W-6, T-W-7, T-W-8M-1, M-2S-1, S-3

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
B_2A_N2/K/D11_U01
Umie uwzględniać efekty dynamiczne i statecznościowe w nowoczesnych konstrukcjach przy wykorzystaniu technik komputerowych
B_2A_U10, B_2A_U12C-2, C-1T-P-3, T-P-4, T-P-8, T-W-5, T-W-6, T-W-4, T-W-7, T-W-8, T-W-15, T-W-14, T-W-13M-1, M-2S-1, S-3, S-2
B_2A_N2/K/D11_U02
Potrafi przedstawić prezentację na wybrany temat z zakresu dynamiki i stateczności w oparciu o wiedzę teoretyczną oraz przeprowadzoną analizę komputerową
B_2A_U04C-2T-P-5, T-P-2, T-P-3, T-P-6, T-P-4, T-P-7, T-P-8, T-P-1M-2S-1

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
B_2A_N2/K/D11_W01
Zna prawa, zasady oraz pojęcia z zakresu dynamiki konstrukcji w ujęciu Metody Elementów Skończonych
2,0
3,0Zna podstawowe prawa, zasady oraz pojęcia z zakresu dynamiki i stateczności konstrukcji
3,5
4,0
4,5
5,0
B_2A_N2/K/D11_W02
Zna prawa, zasady oraz pojęcia z zakresu stateczności konstrukcji
2,0
3,0Zna metody rozwiązywania równań ruchu w ujęciu komputerowym
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
B_2A_N2/K/D11_U01
Umie uwzględniać efekty dynamiczne i statecznościowe w nowoczesnych konstrukcjach przy wykorzystaniu technik komputerowych
2,0
3,0Potrafi dokonać analizy prostych konstrukcji inżynierskich z uwzględnieniem niektórych efektów dynamicznych i statecznościowych, wykorzystując do tego dostępne programy komputerowe
3,5
4,0
4,5
5,0
B_2A_N2/K/D11_U02
Potrafi przedstawić prezentację na wybrany temat z zakresu dynamiki i stateczności w oparciu o wiedzę teoretyczną oraz przeprowadzoną analizę komputerową
2,0
3,0Potrafi zaprezentować wyniki przeprowadzonej analizy komputerowej dla wybranej konstrukcji inżynierskiej
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. S.Kaliski, Drgania i fale, PWN, 1966
  2. W.Nowacki, Dynamika budowli, Arkady, 1972
  3. T.Chmielewski, Z.Zembaty, Podstawy dynamiki budowli, Arkady, 1998
  4. Z.Waszczyszyn, Wybrane zagadnienia stateczności konstrukcji, Z.N.Ossolińskich, 1983
  5. R.W.Clough, J.Penzien, Dynamics of Structures, McGraw Hill, 1982
  6. L.Meirowitch, Elements of Vibration Analysis, McGraw Hill, 1986
  7. Z.Waszczyszyn, C.Cichoń, M.Radwańska, Stability of Structures by Finite Elements Methods, Elsevier, 1994
  8. K.-J.Bathe, Finite Element Procedures, Prentice Hall, 1996
  9. T.D.Hien, Wybrane działy matematyki w ujęciu komputerowym, WPS, Szczecin, 1998

Treści programowe - projekty

KODTreść programowaGodziny
T-P-1Rozwiązywanie równania ruchu układu o jednym stopniu swobody - z tłumieniem lub bez. Tłumienie krytyczne1
T-P-2Drganie swobodne i drganie własne. Rezonans1
T-P-3Równania ruchu układu o wielu stopniach swobody - model elementów skończonych - rozwiązywanie technikami komputerowymi1
T-P-4Metody iteracyne do rozwiązywania uogólnionych zagadnień własnych oraz metody numerycznego całkowania równań ruchu1
T-P-5Równowaga stateczna i chwiejna. Niejednoznaczność linii deformacji konstrukcji. Wyboczenie1
T-P-6Stateczność lokalna i globalna. Kryteria statecznościowe1
T-P-7Uogólnione zagadnienie Eulera1
T-P-8Stateczność lokalna - wyznaczanie siły krytycznej dla prostych konstrukcji o różnych warunkach podporowych1
T-P-9Kolokwium: dynamika i stateczność1
9

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Drugie prawo Newtona. Zasada Hamiltona. Równianie Lagrange'a II rodzaju. Zasada d'Alemberta1
T-W-2Sformułowanie równania ruchu układu o jednym stopniu swobody. Rozwiązywanie równań ruchu z tłumieniem i bez. Tłumienie krytyczne2
T-W-3Drganie swobodne i drganie własne. Częstotliwości (wartości) i postaci (wektory) własne. Rezonans1
T-W-4Sformułowanie równań ruchu układu o wielu stopniach swobody ― model elementów skończonych1
T-W-5Rodzaje tłumienia a zasada zachowania energii. Tłumienie Rayleigh’a ― liniowa kombinacja składowych sztywności i mas1
T-W-6Metody iteracyjne do rozwiązywania uogólnionych zagadnień własnych1
T-W-7Metody numerycznego całkowania bezpośredniego równań ruchu krok-po-kroku ― algorytmy Wilsona-θ i Newmarka1
T-W-8Metoda całkowania pośredniego równań ruchu ― analiza i synteza modalna, algorytm superpozycji modalnej1
T-W-9Równowaga stateczna i chwiejna. Niejednoznaczność linii deformacji konstrukcji ― bifurkacji i przeskok. Wyboczenie2
T-W-10Stateczność lokalna i globalna. Kryteria statecznościowe1
T-W-11Metoda energetyczna, metoda drgań, metoda imperfekcji1
T-W-12Uogólnione zagadnienie Eulera2
T-W-13Utrata stateczności lokalnej ― siły krytyczne dla prostych konstrukcji o różnych warunkach podporowych1
T-W-14Utrata stateczności globalnej ― współczynnik obciążenia krytycznego1
T-W-15Stateczność złożonych konstrukcji w kontekście elementów skończonych1
18

Formy aktywności - projekty

KODForma aktywnościGodziny
A-P-1Ćwiczenia projektowe9
A-P-2Samodzielne wykonanie zadań projektowych20
A-P-3Przygotowanie do kolokwium10
39
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Udział w wykładach18
A-W-2Udział w egzaminie2
A-W-3Przygotowanie do egzaminu16
A-W-4Studiowanie literatury i bieżące utrwalanie wiedzy15
51
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaB_2A_N2/K/D11_W01Zna prawa, zasady oraz pojęcia z zakresu dynamiki konstrukcji w ujęciu Metody Elementów Skończonych
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówB_2A_W01Ma rozszerzoną i pogłębioną wiedzę z zakresu matematyki i innych obszarów nauki, przydatną do formułowania i rozwiązywania złożonych zadań z zakresu budownictwa
B_2A_W04Ma wiedzę na temat zagadnień modelowania konstrukcji i podstaw teoretycznych Metody Elementów Skończonych
Cel przedmiotuC-3Zapoznanie ze współczesną wiedzą w badaniach nowoczesnych układów konstrukcyjnych
Treści programoweT-P-5Równowaga stateczna i chwiejna. Niejednoznaczność linii deformacji konstrukcji. Wyboczenie
T-P-2Drganie swobodne i drganie własne. Rezonans
T-P-3Równania ruchu układu o wielu stopniach swobody - model elementów skończonych - rozwiązywanie technikami komputerowymi
T-P-6Stateczność lokalna i globalna. Kryteria statecznościowe
T-P-7Uogólnione zagadnienie Eulera
T-P-8Stateczność lokalna - wyznaczanie siły krytycznej dla prostych konstrukcji o różnych warunkach podporowych
T-P-1Rozwiązywanie równania ruchu układu o jednym stopniu swobody - z tłumieniem lub bez. Tłumienie krytyczne
T-W-2Sformułowanie równania ruchu układu o jednym stopniu swobody. Rozwiązywanie równań ruchu z tłumieniem i bez. Tłumienie krytyczne
T-W-9Równowaga stateczna i chwiejna. Niejednoznaczność linii deformacji konstrukcji ― bifurkacji i przeskok. Wyboczenie
T-W-1Drugie prawo Newtona. Zasada Hamiltona. Równianie Lagrange'a II rodzaju. Zasada d'Alemberta
T-W-3Drganie swobodne i drganie własne. Częstotliwości (wartości) i postaci (wektory) własne. Rezonans
T-W-5Rodzaje tłumienia a zasada zachowania energii. Tłumienie Rayleigh’a ― liniowa kombinacja składowych sztywności i mas
T-W-4Sformułowanie równań ruchu układu o wielu stopniach swobody ― model elementów skończonych
T-W-15Stateczność złożonych konstrukcji w kontekście elementów skończonych
T-W-11Metoda energetyczna, metoda drgań, metoda imperfekcji
T-W-10Stateczność lokalna i globalna. Kryteria statecznościowe
T-W-14Utrata stateczności globalnej ― współczynnik obciążenia krytycznego
T-W-12Uogólnione zagadnienie Eulera
T-W-13Utrata stateczności lokalnej ― siły krytyczne dla prostych konstrukcji o różnych warunkach podporowych
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Ćwiczenia projektowe z wykorzystaniem komputerowych programów inżynierskich
Sposób ocenyS-3Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny
S-2Ocena podsumowująca: Kolokwium pisemne
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Zna podstawowe prawa, zasady oraz pojęcia z zakresu dynamiki i stateczności konstrukcji
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaB_2A_N2/K/D11_W02Zna prawa, zasady oraz pojęcia z zakresu stateczności konstrukcji
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówB_2A_W05Ma podbudowaną teoretycznie, szczegółową wiedzę związaną z wybranymi zagadnieniami z budownictwa
Cel przedmiotuC-1Zapoznanie z metodami analizy wiotkich konstrukcji z efektami dynamicznymi i statecznościowymi
Treści programoweT-P-4Metody iteracyne do rozwiązywania uogólnionych zagadnień własnych oraz metody numerycznego całkowania równań ruchu
T-W-6Metody iteracyjne do rozwiązywania uogólnionych zagadnień własnych
T-W-7Metody numerycznego całkowania bezpośredniego równań ruchu krok-po-kroku ― algorytmy Wilsona-θ i Newmarka
T-W-8Metoda całkowania pośredniego równań ruchu ― analiza i synteza modalna, algorytm superpozycji modalnej
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Ćwiczenia projektowe z wykorzystaniem komputerowych programów inżynierskich
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Ocena ćwiczeń projektowych - prezentacja
S-3Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Zna metody rozwiązywania równań ruchu w ujęciu komputerowym
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaB_2A_N2/K/D11_U01Umie uwzględniać efekty dynamiczne i statecznościowe w nowoczesnych konstrukcjach przy wykorzystaniu technik komputerowych
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówB_2A_U10Potrafi wykorzystać metody analityczne, symulacyjne oraz eksperymentalne do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich oraz prostych problemów badawczych
B_2A_U12Potrafi formułować i testować hipotezy związane z problemami inżynierskimi i prostymi problemami badawczymi
Cel przedmiotuC-2Wykształcenie podstawowej umiejętności w przeciwdziałaniu zjawiskom wyboczenia i drgań rezonansowych
C-1Zapoznanie z metodami analizy wiotkich konstrukcji z efektami dynamicznymi i statecznościowymi
Treści programoweT-P-3Równania ruchu układu o wielu stopniach swobody - model elementów skończonych - rozwiązywanie technikami komputerowymi
T-P-4Metody iteracyne do rozwiązywania uogólnionych zagadnień własnych oraz metody numerycznego całkowania równań ruchu
T-P-8Stateczność lokalna - wyznaczanie siły krytycznej dla prostych konstrukcji o różnych warunkach podporowych
T-W-5Rodzaje tłumienia a zasada zachowania energii. Tłumienie Rayleigh’a ― liniowa kombinacja składowych sztywności i mas
T-W-6Metody iteracyjne do rozwiązywania uogólnionych zagadnień własnych
T-W-4Sformułowanie równań ruchu układu o wielu stopniach swobody ― model elementów skończonych
T-W-7Metody numerycznego całkowania bezpośredniego równań ruchu krok-po-kroku ― algorytmy Wilsona-θ i Newmarka
T-W-8Metoda całkowania pośredniego równań ruchu ― analiza i synteza modalna, algorytm superpozycji modalnej
T-W-15Stateczność złożonych konstrukcji w kontekście elementów skończonych
T-W-14Utrata stateczności globalnej ― współczynnik obciążenia krytycznego
T-W-13Utrata stateczności lokalnej ― siły krytyczne dla prostych konstrukcji o różnych warunkach podporowych
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Ćwiczenia projektowe z wykorzystaniem komputerowych programów inżynierskich
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Ocena ćwiczeń projektowych - prezentacja
S-3Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny
S-2Ocena podsumowująca: Kolokwium pisemne
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Potrafi dokonać analizy prostych konstrukcji inżynierskich z uwzględnieniem niektórych efektów dynamicznych i statecznościowych, wykorzystując do tego dostępne programy komputerowe
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaB_2A_N2/K/D11_U02Potrafi przedstawić prezentację na wybrany temat z zakresu dynamiki i stateczności w oparciu o wiedzę teoretyczną oraz przeprowadzoną analizę komputerową
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówB_2A_U04Potrafi przygotować oraz przedstawić w języku polskim i obcym prezentację ustną, dotyczącą szczegółowych zagadnień z zakresu studiowanej specjalności
Cel przedmiotuC-2Wykształcenie podstawowej umiejętności w przeciwdziałaniu zjawiskom wyboczenia i drgań rezonansowych
Treści programoweT-P-5Równowaga stateczna i chwiejna. Niejednoznaczność linii deformacji konstrukcji. Wyboczenie
T-P-2Drganie swobodne i drganie własne. Rezonans
T-P-3Równania ruchu układu o wielu stopniach swobody - model elementów skończonych - rozwiązywanie technikami komputerowymi
T-P-6Stateczność lokalna i globalna. Kryteria statecznościowe
T-P-4Metody iteracyne do rozwiązywania uogólnionych zagadnień własnych oraz metody numerycznego całkowania równań ruchu
T-P-7Uogólnione zagadnienie Eulera
T-P-8Stateczność lokalna - wyznaczanie siły krytycznej dla prostych konstrukcji o różnych warunkach podporowych
T-P-1Rozwiązywanie równania ruchu układu o jednym stopniu swobody - z tłumieniem lub bez. Tłumienie krytyczne
Metody nauczaniaM-2Ćwiczenia projektowe z wykorzystaniem komputerowych programów inżynierskich
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Ocena ćwiczeń projektowych - prezentacja
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Potrafi zaprezentować wyniki przeprowadzonej analizy komputerowej dla wybranej konstrukcji inżynierskiej
3,5
4,0
4,5
5,0