ZUT - Krajowe Ramy Kwalifikacji / Rok 2018/2019 / Wydział Techniki Morskiej i Transportu / Oceanotechnika (S2) / Ship and Offshore Structural Design / Sylabus przedmiotu

Wydział Techniki Morskiej i Transportu - Oceanotechnika (S2)
specjalność: Ship and Offshore Structural Design

Sylabus przedmiotu Nonlinear finite element analysis:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów	Oceanotechnika
Forma studiów	studia stacjonarne	Poziom	drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta	magister inżynier
Obszary studiów	nauki techniczne, studia inżynierskie
Profil	ogólnoakademicki
Moduł	Elective 1
Przedmiot	Nonlinear finite element analysis
Specjalność	Ship and Offshore Structural Design
Jednostka prowadząca	Katedra Konstrukcji, Mechaniki i Technologii Okrętów
Nauczyciel odpowiedzialny	Maciej Taczała <Maciej.Taczala@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele	Maciej Taczała <Maciej.Taczala@zut.edu.pl>, Tomasz Urbański <Tomasz.Urbanski@zut.edu.pl>
ECTS (planowane)	3,0	ECTS (formy)	3,0
Forma zaliczenia	egzamin	Język	angielski
Blok obieralny	1	Grupa obieralna	3

Formy dydaktyczne

Forma dydaktyczna	KOD	Semestr	Godziny	ECTS	Waga	Zaliczenie
wykłady	W	3	15	2,0	0,50	egzamin
ćwiczenia audytoryjne	A	3	15	1,0	0,50	zaliczenie

Wymagania wstępne

KOD	Wymaganie wstępne
W-1	Mechanika konstrukcji na poziomie zaawansowanym

Cele przedmiotu

KOD	Cel modułu/przedmiotu
C-1	Zapoznanie studentów z podstawami teoretycznymi i metodami analizy nieliniowej oraz nośności granicznej konstrukcji okrętowych

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KOD	Treść programowa	Godziny
ćwiczenia audytoryjne
T-A-1	Safety instructions.	1
T-A-2	Introduction to the computer codes applied during the classes.	1
T-A-3	Nonlinear elastic and elastic-plastic analysis of beams subject to compressive and transverse loading.	2
T-A-4	Nonlinear elastic and elastic-plastic analysis of plates and stiffened plates subject to compressive and transverse loading, ultimate capacity of structures.	4
T-A-5	Analysis of transient vibrations.	2
T-A-6	Analysis of thermal and mechanical processes.	3
T-A-7	Final assessment of students’ achievements.	2
		15
wykłady
T-W-1	Introduction to tensor calculus. Continuum mechanics: deformation and motion, strain measures, stress measures, conservation equations. Formulations for large displacement analysis: Total Lagrangian Formulation, Updated Lagrangian Formulation.	2
T-W-2	Constitutive equations, nonlinear elasticity, theory of plasticity.	2
T-W-3	Variational principles: formulation of nonlinear FE equations. Incremental approach. Methods of solution: incremental-iterative, Newton-Raphson, constraint equations: constant arc-length	2
T-W-4	Formulation of dynamic problems; explicit and implicit time integration, stability of solution.	2
T-W-5	Formulation of contact-impact problem: interface equations, friction models.	2
T-W-6	Nonlinear FE analysis of ship structures: beams, plates, stiffened plates. Equilibrium curves, ultimate capacity. Influence of initial deformations and stresses. Ultimate capacity.	4
T-W-7	Nonlinear analysis of shells.	1
		15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KOD	Forma aktywności	Godziny
ćwiczenia audytoryjne
A-A-1	Classes	15
A-A-2	Homework	10
		25
wykłady
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach	15
A-W-2	Przygotowanie do zaliczenia formy zajęć	35
		50

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KOD	Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1	Metody podające: wykład informacyjny, objaśnienie lub wyjaśnienie.
M-2	Metody problemowe: wykład problemowy.
M-3	Metody praktyczne: pokaz, ćwiczenia przedmiotowe.
M-4	Metody programowane: z użyciem komputera.

Sposoby oceny

KOD	Sposób oceny
S-1	Ocena formująca: Ocena na podstawie wyników egzaminu (wykłady).
S-2	Ocena formująca: Ocena na podstawie wyników kolokwiów zaliczeniowych (ćwiczenia laboratoryjne).
S-3	Ocena formująca: Ocena ciągła.

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	Cel przedmiotu	Treści programowe	Metody nauczania	Sposób oceny
O11_2A_D4-06-2_W01 ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie nieliniowej mechaniki konstrukcji, obliczeń wytrzymałościowych, metod matematycznych i metod numerycznych do formułowania, modelowania i analizy złożonych zadań z zakresu oceanotechniki i analizy złożonych zjawisk i procesów z zakresu oceanotechniki	O11_2A_W01, O11_2A_W10	—	—	C-1	T-W-7, T-W-4, T-W-3, T-W-1, T-W-5, T-W-6	M-2, M-1	S-1

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia	Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera	Cel przedmiotu	Treści programowe	Metody nauczania	Sposób oceny
O11_2A_D4-06-2_U01 potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych według przepisów i procedur obliczeniowych, z wykorzystaniem poznanych metod i modeli matematycznych	O11_2A_U09, O11_2A_U10, O11_2A_U15, O11_2A_U19	—	—	C-1	T-W-7, T-W-4, T-W-3, T-W-1, T-W-2, T-W-5, T-W-6	M-4, M-3	S-3, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
O11_2A_D4-06-2_W01 ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie nieliniowej mechaniki konstrukcji, obliczeń wytrzymałościowych, metod matematycznych i metod numerycznych do formułowania, modelowania i analizy złożonych zadań z zakresu oceanotechniki i analizy złożonych zjawisk i procesów z zakresu oceanotechniki	2,0	Student nie ma uporządkowanej i pogłębionej wiedzy w zakresie nieliniowej metody elementów skończonych niezbędnej dla sformułowania i rozwiązania problemów
	3,0	Student ma uporządkowaną i pogłębioną wiedzę w zakresie nieliniowej metody elementów skończonych niezbędną dla rozwiązania problemów na podstawowym poziomie trudności.
	3,5	Student ma uporządkowaną i pogłębioną wiedzę w zakresie nieliniowej metody elementów skończonych niezbędną dla rozwiązania problemów na średnim poziomie trudności.
	4,0	Student ma uporządkowaną i pogłębioną wiedzę w zakresie nieliniowej metody elementów skończonych niezbędną dla rozwiązania problemów na zaawansowanym poziomie trudności.
	4,5	Student ma uporządkowaną i pogłębioną wiedzę w zakresie nieliniowej metody elementów skończonych niezbędną dla sformułowania i rozwiązania problemów na średnim poziomie trudności.
	5,0	Student ma uporządkowaną i pogłębioną wiedzę w zakresie nieliniowej metody elementów skończonych niezbędną dla sformułowania i rozwiązania problemów na zaawansowanym poziomie trudności.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształcenia	Ocena	Kryterium oceny
O11_2A_D4-06-2_U01 potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych według przepisów i procedur obliczeniowych, z wykorzystaniem poznanych metod i modeli matematycznych	2,0	Student nie potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych.
	3,0	Student potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych przy uwzględnieniu obowiązujących przepisów oraz wymagań, na podstawowym poziomie trudności.
	3,5	Student potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych przy uwzględnieniu obowiązujących przepisów oraz wymagań, na średnim poziomie trudności.
	4,0	Student potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych przy uwzględnieniu obowiązujących przepisów oraz wymagań, na średniozaawansowanym poziomie trudności.
	4,5	Student potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych przy uwzględnieniu obowiązujących przepisów oraz wymagań, jak również zasad dobrej praktyki inżynierskiej, na średniozaawansowanym poziomie trudności.
	5,0	Student potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych przy uwzględnieniu obowiązujących przepisów oraz wymagań, jak również zasad dobrej praktyki inżynierskiej, na zaawansowanym poziomie trudności.

Literatura podstawowa

Hughes, O.,F., Ship Structural Design, The Society of Naval Architects and Marine Engineers, Jersey City, New Jersey, 1988
Bai, Y., Marine Structural Design, Elsevier, Amsterdam, 2003
Bathe, K.-J., Finite Element Procedures, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, 1996
Belytschko T., Liu, W.-K., Moran, B., Nonlinear Finite Element for Continua and Striuctures, John Wiley & Sons, Southern Gate, Chichester, West Sussex, 2000

Literatura dodatkowa

Paik, J.,K., Thayamballi, A.,K., Ultimate limit state design of steel-plated structures, John Wiley and Sons, West Sussex, 2003
Wriggers, P., Computational Contact Mechanics, John Wiley & Sons, Southern Gate, Chichester, West Sussex, 2002
Laursen, T.,A., Computational Contact and Impact Mechanics, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2003
Chapelle, D., Bathe, K.-J., The Finite Element Analysis of Shells - Fundamentals, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 2003

Treści programowe - ćwiczenia audytoryjne

KOD	Treść programowa	Godziny
T-A-1	Safety instructions.	1
T-A-2	Introduction to the computer codes applied during the classes.	1
T-A-3	Nonlinear elastic and elastic-plastic analysis of beams subject to compressive and transverse loading.	2
T-A-4	Nonlinear elastic and elastic-plastic analysis of plates and stiffened plates subject to compressive and transverse loading, ultimate capacity of structures.	4
T-A-5	Analysis of transient vibrations.	2
T-A-6	Analysis of thermal and mechanical processes.	3
T-A-7	Final assessment of students’ achievements.	2
		15

Treści programowe - wykłady

KOD	Treść programowa	Godziny
T-W-1	Introduction to tensor calculus. Continuum mechanics: deformation and motion, strain measures, stress measures, conservation equations. Formulations for large displacement analysis: Total Lagrangian Formulation, Updated Lagrangian Formulation.	2
T-W-2	Constitutive equations, nonlinear elasticity, theory of plasticity.	2
T-W-3	Variational principles: formulation of nonlinear FE equations. Incremental approach. Methods of solution: incremental-iterative, Newton-Raphson, constraint equations: constant arc-length	2
T-W-4	Formulation of dynamic problems; explicit and implicit time integration, stability of solution.	2
T-W-5	Formulation of contact-impact problem: interface equations, friction models.	2
T-W-6	Nonlinear FE analysis of ship structures: beams, plates, stiffened plates. Equilibrium curves, ultimate capacity. Influence of initial deformations and stresses. Ultimate capacity.	4
T-W-7	Nonlinear analysis of shells.	1
		15

Formy aktywności - ćwiczenia audytoryjne

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-A-1	Classes	15
A-A-2	Homework	10
		25

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KOD	Forma aktywności	Godziny
A-W-1	Uczestnictwo w zajęciach	15
A-W-2	Przygotowanie do zaliczenia formy zajęć	35
		50

(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	O11_2A_D4-06-2_W01	ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie nieliniowej mechaniki konstrukcji, obliczeń wytrzymałościowych, metod matematycznych i metod numerycznych do formułowania, modelowania i analizy złożonych zadań z zakresu oceanotechniki i analizy złożonych zjawisk i procesów z zakresu oceanotechniki
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	O11_2A_W01	ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę w zakresie niektórych działów matematyki, obejmującą elementy: statystyki, stochastyki, probabilistyki, programowania matematycznego, metod matematycznych i metod numerycznych, niezbędną do: 1) formułowania i rozwiązywania złożonych zadań z zakresu oceanotechniki, 2) modelowania i analizy złożonych zjawisk i procesów z zakresu oceanotechniki, 3) wnioskowania i projektowania probabilistycznego, 4) projektowania optymalnego obiektów oceanotechnicznych, 5) wykorzystania metod numerycznych w oceanotechnice
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	O11_2A_W10	zna i rozumie wybrane algorytmy, modele matematyczne oraz zaawansowane metody informatyczne wykorzystywane w obliczeniach inżynierskich, jak również ma uporządkowaną i pogłębioną wiedzę w zakresie projektowania maszyn, obiektów i układów stosowanych w oceanotechnice, zna komputerowe narzędzia do projektowania, modelowania i symulacji układów i systemów w oceanotechnice
Cel przedmiotu	C-1	Zapoznanie studentów z podstawami teoretycznymi i metodami analizy nieliniowej oraz nośności granicznej konstrukcji okrętowych
Treści programowe	T-W-7	Nonlinear analysis of shells.
	T-W-4	Formulation of dynamic problems; explicit and implicit time integration, stability of solution.
	T-W-3	Variational principles: formulation of nonlinear FE equations. Incremental approach. Methods of solution: incremental-iterative, Newton-Raphson, constraint equations: constant arc-length
	T-W-1	Introduction to tensor calculus. Continuum mechanics: deformation and motion, strain measures, stress measures, conservation equations. Formulations for large displacement analysis: Total Lagrangian Formulation, Updated Lagrangian Formulation.
	T-W-5	Formulation of contact-impact problem: interface equations, friction models.
	T-W-6	Nonlinear FE analysis of ship structures: beams, plates, stiffened plates. Equilibrium curves, ultimate capacity. Influence of initial deformations and stresses. Ultimate capacity.
Metody nauczania	M-2	Metody problemowe: wykład problemowy.
Metody nauczania	M-1	Metody podające: wykład informacyjny, objaśnienie lub wyjaśnienie.
Sposób oceny	S-1	Ocena formująca: Ocena na podstawie wyników egzaminu (wykłady).
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0	Student nie ma uporządkowanej i pogłębionej wiedzy w zakresie nieliniowej metody elementów skończonych niezbędnej dla sformułowania i rozwiązania problemów
	3,0	Student ma uporządkowaną i pogłębioną wiedzę w zakresie nieliniowej metody elementów skończonych niezbędną dla rozwiązania problemów na podstawowym poziomie trudności.
	3,5	Student ma uporządkowaną i pogłębioną wiedzę w zakresie nieliniowej metody elementów skończonych niezbędną dla rozwiązania problemów na średnim poziomie trudności.
	4,0	Student ma uporządkowaną i pogłębioną wiedzę w zakresie nieliniowej metody elementów skończonych niezbędną dla rozwiązania problemów na zaawansowanym poziomie trudności.
	4,5	Student ma uporządkowaną i pogłębioną wiedzę w zakresie nieliniowej metody elementów skończonych niezbędną dla sformułowania i rozwiązania problemów na średnim poziomie trudności.
	5,0	Student ma uporządkowaną i pogłębioną wiedzę w zakresie nieliniowej metody elementów skończonych niezbędną dla sformułowania i rozwiązania problemów na zaawansowanym poziomie trudności.

Pole	KOD	Znaczenie kodu
Zamierzone efekty kształcenia	O11_2A_D4-06-2_U01	potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych według przepisów i procedur obliczeniowych, z wykorzystaniem poznanych metod i modeli matematycznych
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów	O11_2A_U09	potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne, uwzględniając ewentualne ich modyfikacje, do modelowania i projektowania elementów, układów, systemów, procesów, maszyn czy obiektów oceanotechnicznych przy pomocy odpowiednich narzędzi
	O11_2A_U10	potrafi – przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich i prostych problemów badawczych – dokonać oceny i zastosować odpowiednie metody analityczne, symulacyjne i eksperymentalne z zastosowaniem podejścia systemowego, jak również formułować i testować hipotezy związane m.in. z modelowaniem i projektowaniem elementów, układów, systemów, procesów, maszyn czy obiektów oceanotechnicznych
	O11_2A_U15	potrafi ocenić przydatność i możliwość wykorzystania odpowiednich metod, narzędzi i programów komputerowych służących do rozwiązania zadanego problemu inżynierskiego związanego z zagadnieniami oceanotechniki dostrzegając ich ograniczenia
	O11_2A_U19	potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych według przepisów i procedur obliczeniowych
Cel przedmiotu	C-1	Zapoznanie studentów z podstawami teoretycznymi i metodami analizy nieliniowej oraz nośności granicznej konstrukcji okrętowych
Treści programowe	T-W-7	Nonlinear analysis of shells.
	T-W-4	Formulation of dynamic problems; explicit and implicit time integration, stability of solution.
	T-W-3	Variational principles: formulation of nonlinear FE equations. Incremental approach. Methods of solution: incremental-iterative, Newton-Raphson, constraint equations: constant arc-length
	T-W-1	Introduction to tensor calculus. Continuum mechanics: deformation and motion, strain measures, stress measures, conservation equations. Formulations for large displacement analysis: Total Lagrangian Formulation, Updated Lagrangian Formulation.
	T-W-2	Constitutive equations, nonlinear elasticity, theory of plasticity.
	T-W-5	Formulation of contact-impact problem: interface equations, friction models.
	T-W-6	Nonlinear FE analysis of ship structures: beams, plates, stiffened plates. Equilibrium curves, ultimate capacity. Influence of initial deformations and stresses. Ultimate capacity.
Metody nauczania	M-4	Metody programowane: z użyciem komputera.
Metody nauczania	M-3	Metody praktyczne: pokaz, ćwiczenia przedmiotowe.
Sposób oceny	S-3	Ocena formująca: Ocena ciągła.
Sposób oceny	S-2	Ocena formująca: Ocena na podstawie wyników kolokwiów zaliczeniowych (ćwiczenia laboratoryjne).
Kryteria oceny	Ocena	Kryterium oceny
	2,0	Student nie potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych.
	3,0	Student potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych przy uwzględnieniu obowiązujących przepisów oraz wymagań, na podstawowym poziomie trudności.
	3,5	Student potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych przy uwzględnieniu obowiązujących przepisów oraz wymagań, na średnim poziomie trudności.
	4,0	Student potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych przy uwzględnieniu obowiązujących przepisów oraz wymagań, na średniozaawansowanym poziomie trudności.
	4,5	Student potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych przy uwzględnieniu obowiązujących przepisów oraz wymagań, jak również zasad dobrej praktyki inżynierskiej, na średniozaawansowanym poziomie trudności.
	5,0	Student potrafi dokonać obliczeń wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych obiektów oceanotechnicznych przy uwzględnieniu obowiązujących przepisów oraz wymagań, jak również zasad dobrej praktyki inżynierskiej, na zaawansowanym poziomie trudności.