Yksityiskohtainen suunnitelma (2023)

Koneiden dynamiikka käsittelee kaikkien niiden ongelmien tutkimista, jotka ainakin periaatteessa voivat jättää huomioimatta kappaleiden muodonmuutosten: nämä ovat ongelmia, jotka liittyvät inertiavaikutusten laskemiseen ja tasapainottamiseen, moottorin ja käyttäjän koneen väliseen kytkentään, koneiden ja järjestelmien käyttö.

Lopuksi mainitaan koneiden säätö/ohjaus niiden toiminnan optimoimiseksi ja/tai komponenttien välisten vuorovaikutusten vaikutusten lieventämiseksi.

Tarkemmin sanottuna opetustavoitteet koskevat

• Tarvittava tieto järjestelmän määrittämiseksi joukkona toisiinsa yhteydessä olevia elementtejä, jolloin pystytään selvittämään, kuinka yksittäisten elementtien ja niiden välisten yhteyksien käyttäytyminen vaikuttaa koko järjestelmän käyttäytymiseen
• Tieto, jonka avulla pystytään, kun järjestelmän fyysinen malli on tunnistettu, edetä määrittämään sen matemaattinen malli joukon matemaattisia suhteita, jotka kuvaavat itse fyysisen mallin käyttäytymistä;
• Kyky tutkia dynaamista ongelmaa sekä aika- että taajuusalueella
• Kyky suorittaa erilaisten mekaanisten järjestelmien analysointia paikallaan, värähtelevän ja transienttiliikkeen olosuhteissa;
• Kyky suorittaa erilaisten mekaanisten järjestelmien ja niiden aktiivisten ja passiivisten ohjausmenetelmien stabiliteettianalyysiä
• Kyky ymmärtää koneiden ja säätö- ja ohjausjärjestelmän muodostavien komponenttien välistä vuorovaikutusta

Kurssin lopussa opiskelijat ovat tehneet omat sisältönsä ja harjoituskäytännöt koulutuksen tavoitteiden mukaisesti.

Mitä tuleetietoa ja ymmärrystä, opiskelijat voivat:

• ymmärtää ja kuvata usean vapausasteen omaavan koneen tai mekaanisen järjestelmän toimintaa kinemaattisesta ja dynaamisesta näkökulmasta, myös värähtelyilmiöt huomioiden

Noinll'sovellusalkaentietoa ja kykyä ymmärtäähankittuaan opiskelijat voivat:

• suorittaa kinemaattisia ja dynaamisia analyyseja mekaanisista järjestelmistä tasossa ja yleisimmistä koneista yhdellä tai useammalla vapausasteella
• matemaattisesti mallintaa monimutkaisia ​​järjestelmiä
• arvioida voimakenttien vaikutusta monimutkaisen mekaanisen järjestelmän toimintaan
• käsitellä ja analysoida mekaanisten järjestelmien tärinän ja vakauden perusongelmia

Harjoitustehtävien kautta opiskelija hankkii myös kyvyn muodostaa arvioita itsenäisesti, ts

• tunnistaa ei-hyväksyttävät tärinäolosuhteet ja tutkia passiivisia ja aktiivisia ratkaisuja niiden hallintaan
• valita sopivin ohjaustapa vaaditun suorituskyvyn ja harkittujen sovellusten mukaan

Lopulta opiskelijat ovat parantaneet omaansakommunikointitaidoteli pystyävälittää tehokkaasti mekaanisen järjestelmän suorituskykyanalyysin tulokset.

Didaktiset toiminnot suoritetaan käyttäenluentoja ja harjoituksia -

Opetus perustuu aiheisiin, jotka on jaettu moduuleihin alla kuvatulla tavalla:

Moduuli 1: Mekaanisen järjestelmän mallintaminen

Johdatus mekaanisten järjestelmien mallintamiseen.

Muodonmuuttuvien elementtien elastisen jäykkyyden keskitetyn parametrisoinnin pääpiirteet

Moduuli 2: Mekaanisen järjestelmän liikeyhtälöt

Jäykkien kappaleiden järjestelmien dynamiikka tasossa

Liikeyhtälöiden kirjoittaminen dynaamisilla tasapainoilla

Kineettisen energian lause

Virtuaaliteosten periaate.

Lagrangen yhtälöt.

Lagrange-yhtälöt n dof -järjestelmille – matriisilähestymistapa.

Epälineaariset 1 vapausasteen järjestelmät ja linearisointi.

Staattisen esijännityksen ja painovoiman vaikutukset.

Moduuli 3: Yhden vapausasteen järjestelmän dynamiikka

Yhden vapausasteen värähtelyjärjestelmien vapaa liike, vaimentamaton ja vaimennettu.

Värähtelevien järjestelmien pakkoliike yhdellä vapausasteella.

Harmonisen siirtofunktion määritelmä.

Värähtelyjärjestelmän vaste yhdellä vapausasteella vaikuttavaan rajoitteen siirtymään.

Yhden vapausasteen järjestelmien tasapainon stabiilisuus, voimakentät sijainnin ja nopeuden funktiona.

Käyttöesimerkkejä: kantosiipin alustan/vakauden mitoitus vääntö- ja taivutusvapausasteella.

Moduuli 4: 2-n vapausasteen järjestelmien dynamiikka

2-n vapausasteen värähtelyjärjestelmien vapaa liike

Omat taajuudet ja värähtelytavat

Vaimentamaton ja vaimennettu vapaa järjestelmän vaste.

Mekaanisen järjestelmän vaste pakotteeseen. (modaalinen lähestymistapa)

Käyttöesimerkki: Dynaaminen absorboija.

Moduuli 5: Yhden vapausasteen järjestelmien säätely ja ohjaus

Konesäätö yhdellä vapausasteella avoimessa piirissä.

Koneen suhteellinen/johdannainen ja integroiva säätö yhdellä vapausasteella suljetussa piirissä

Sovellusesimerkki: vakionopeussäädin.

Opiskelijalla tulee olla aikaisemmat tiedot matemaattisen analyysin ja geometrian alalta, erityisesti kompleksilukujen operaatioista, differentiaali- ja integraalilaskennasta, lineaarisista differentiaaliyhtälöistä ja matriisialgebrasta. Edellytetään kokeellisen fysiikan aikana annettavaa piste- ja jäykän kappaleen mekaniikan tuntemusta, jäykän kappaleen kinematiikkaa ja dynamiikkaa sekä sovelletulle mekaniikalle tyypillisiä 1 vapausasteen värähtelyjä.

Opetuksen läpäisemiseksi opiskelijan on läpäistävä koe, joka koostuu kirjallisesta kokeesta.

Kirjallinen koe koostuu ensimmäisestä osasta, jossa opiskelijan tulee suorittaa yksi tai kaksi harjoitusta, jotka liittyvät monimutkaisten kahden vapausasteen järjestelmien värähtelyihin sekä konejärjestelmien avoimen ja suljetun piirin ohjaukseen.

Ensimmäisen osan tarkoituksena on varmistaa kyky soveltaa kinemaattisten ja dynaamisten analyysimenetelmien tietoja mekaaniseen järjestelmään tai koneeseen.

Kirjallisen kokeen toisessa osassa vastataan yhteen tai kahteen kysymykseen, jotka koskevat kaikkia kurssilla käsiteltyjä aiheita, sekä diskursiiviseen muotoon yhtälöitä ja kaavioita, tiiviissä ja täydellisessä esityksessä.

Toisen osan tarkoituksena on todentaa mekaanisten järjestelmien ja opintojaksolla käsiteltyjen sovellusten opiskelun taustalla olevat tiedot arvioimalla sekä fyysisten ilmiöiden ymmärrystä että niiden matemaattista toteutusta (demonstraatiota). Lisäksi varmistetaan kyky välittää suoritetun analyysin tuloksia sekä matemaattisesti että graafisesti.