Mechanik und mathematische Modellierung. "Mechanik und Mathematische Modellierung" (Bachelor)

Hauptergebnisse, Arbeitsergebnisse und Pläne für die Zukunft

Bachelor

2015 fand der erste Bachelorabschluss in Richtung mit Profil statt "Experimentelle Mechanik und Computersimulation in der Mechanik". Acht von zehn Personen, die 2011 in das Institut des TiPM eingetreten sind, haben ihre Abschlussarbeiten erfolgreich verteidigt und den Bachelor-Abschluss in Ingenieurwissenschaften erhalten.

Das entwickelte Curriculum für die Vorbereitung auf einen Bachelor in Richtung "Mechanik und mathematische Modellierung" bewies seine hohe Qualität. Im Vergleich zum bisherigen Studiengang der Fachrichtung „Mechanik“ wurden Nebenfächer gestrichen, das Verhältnis zwischen dem physikalisch-mathematischen Zyklus von Disziplinen und Spezialkursen, der physikalisch-mechanischen Werkstatt und dem Computerexperiment ausgeglichen. Auf offizieller Ebene wurden Schulungen für die Arbeit mit dem universellen "schweren" Berechnungskomplex ANSYS (ANSYSInc., USA) eingeführt, der einer der drei wichtigsten Finite-Elemente-Komplexe ist, die in der Industrie zur Entwicklung neuer Technologien verwendet werden. Basierend auf den gewonnenen Erfahrungen und in Verbindung mit der Weiterentwicklung des landesweiten Bildungsstandards wird das grundständige Curriculum weiter verbessert und für die Bedürfnisse der Hightech-Produktion optimiert.

Im Ergebnis fiel der erreichte Grad der Bewältigung der Grundausbildung eines Bachelor-Absolventen höher aus als der eines Fachabsolventen (4,1 vs. ,2). Gleichzeitig lösten die gelösten wissenschaftlichen und praktischen Probleme selbst reges Interesse bei den Mitgliedern der Landeskommission und langwierige Diskussionen aus.

Master-Studium

In diesem Jahr wurde die erste Immatrikulation für den neuen Masterstudiengang durchgeführt "Dynamik und Festigkeit komplexer mechanischer Systeme" Richtungen "Mechanik und mathematische Modellierung". Neun Personen kamen zu uns, darunter Absolventen des Bachelorstudiengangs „Experimentelle Mechanik und Computersimulation in der Mechanik“.

Der Bachelor-Abschluss ist nur die erste Stufe im System der russischen und internationalen Bildung. Es bietet ein grundlegendes theoretisches Niveau und vermittelt einige praktische Fähigkeiten. Um jedoch die Hauptaufgabe der russischen Industrie heute zu lösen - die Schaffung eines weltweit wettbewerbsfähigen und nachgefragten Produkts einer neuen Generation in kürzester Zeit - werden Spezialisten einer neuen Formation benötigt - "technische und technologische Spezialeinheiten", deren Ausbildung nur in Masterstudiengängen mit Fokus auf den Hightech-Bereich der Wirtschaft erfolgen kann. Dies ist das Programm, das wir unseren Bachelor-Studenten anbieten.

Ingenieure des 21. Jahrhunderts sind Forschungs- und Entwicklungsingenieure, die über alle fortschrittlichen Technologien von Weltklasse verfügen, in der Lage sind, „Mauern zu durchbrechen“, „unlösbare Probleme zu lösen“, innovative Durchbrüche zu erzielen und letztendlich die Schaffung einer neuen Generation von Industrieunternehmen sicherzustellen Produkte.

Verbreitung, Praxis

Der Vertrieb war in diesem Jahr aktiver denn je, was mit dem Ende der Facharztausbildungen und der doppelten Promotion verbunden ist. Allerdings bestand kein besonderes Interesse an Fachabsolventen im Vergleich zu Bachelorabsolventen. Der „Hunger“ nach den Entwicklungsingenieuren neuer Technologien wird immer größer. Maschinenbauingenieure sind in allen Bereichen des Maschinenbaus gefragt: Schwer-, Energie-, Auto-, Schiffs-, Flugzeug- und Raketenbau. Wir wurden sowohl von alten Partnern (Galich Truck Crane Plant, Federal Nuclear Center - Scientific Research Institute of Technical Physics, Progresstekh-Dubna LLC, Gazpromtrubinvest OJSC) als auch von neuen Partnern besucht, darunter das nach A.I. Myasishchev, der sich mit der Entwicklung von Luft-, Raumfahrt-, Aerostatik- und Landeausrüstung beschäftigt. Dort gingen die meisten Maschinenbau-Absolventen dieses Jahrgangs für ein sehr anständiges Gehalt in die Konstruktionsabteilung.

Industriepraxis 3. Jahr Bachelor-Abschluss "Mechanik und mathematische Modellierung" ging sehr gut. Nach einer langen Pause arbeiteten die Studenten im super ausgestatteten Materialprüflabor der Dipos Group of Companies (Ivanovo), im Proton Innovation Center (Vladimir). Besonders hervorheben möchte ich die Praxis bei dem nach ihr benannten Unternehmen "GosMKB" Raduga ". A. Ya Bereznyak (Dubna), der Hochgeschwindigkeitsflugzeuge herstellt, und im Moskauer Engineering Center eines großen internationalen Unternehmens FESTO, Deutschland.

Der Beruf liegt an der Schnittstelle von Mathematik, Physik und Informatik. Die Studierenden lernen, die in Festkörpern, Flüssigkeiten, Gasen und Plasmen ablaufenden physikalischen Prozesse mit mathematischen Modellierungsmethoden vorherzusagen. Dazu müssen Sie komplexe Computerprogramme verwenden und diese manchmal selbst erstellen. Wenn es außerdem unmöglich ist, einen Computer zu benutzen, sollten die Absolventen in der Lage sein, das Problem auf andere Weise zu lösen. Im Lehrplan wird den physikalischen Disziplinen, vor allem der Mechanik, viel Aufmerksamkeit geschenkt. Außerdem lernen die Studierenden Informatik, Programmierung und Robotik kennen. Die Spezialisierung hängt davon ab, für welche Art von Objekten sich der Absolvent entscheidet zu modellieren: Festkörper, Flüssigkeiten oder Gase. Ein Wissenschaftszweig wie die technische Biomechanik wird immer beliebter - das Studium der Eigenschaften lebender Gewebe und das Design künstlicher Körperteile. *

* Eine Reihe von akademischen Disziplinen und eine Voreingenommenheit der Ausbildung

Beschreibung

Studierende dieses Profils studieren die Disziplinen des Mathematischen Zyklus (Algebra, Geometrie, Mathematische Analysis), Computer (Datenbanken, Computergrafik, Betriebssysteme, Programmiersprachen, 3D-Grafik, Parallele Programmierung) sowie angewandte und theoretische Teile der Mechanik ( Theoretische Mechanik, Strömungs-, Gas- und Kontinuumsmechanik, Mechanik verformbarer Festkörper, Robotik, Hydroaeromechanik). Im Lernprozess wird besonderes Augenmerk auf Workshops gelegt, einschließlich Computerworkshops, in denen computergestützte und experimentelle Methoden zum Studium des Zustands und der Bewegung materieller Körper gemeistert werden. Je nach gewählter Spezialisierung interessieren sich die Studierenden für Disziplinen wie physikalische und chemische Gasdynamik, Biomechanik, Grundlagen der nichtlinearen Theorie dünnwandiger Strukturen, Probleme des dynamischen Bruchs, Stabilitätstheorie von Platten und Schalen, Methoden für Erstellen von funktionalen und nanostrukturierten Materialien usw.

Wen arbeiten

Da die Absolventinnen und Absolventen des Profils eine grundlegende Ausbildung in Mathematik und Informatik erhalten, können sie sowohl im Bereich der Mechanik als auch im Bereich der Computertechnik tätig werden. Erste Einsatzorte können die Rechenzentren großer Unternehmen, Bildungseinrichtungen, zB Forschungsinstitute, Computerfirmen, Konstruktionsbüros von Industrieverbänden, Universitäten und Wirtschaftsstrukturen sein. Darüber hinaus können junge Menschen im Studium forschen, an wissenschaftlichen Tagungen, Wettbewerben, Seminaren und Olympiaden teilnehmen und anschließend ihr Studium im Magistrat fortsetzen.

Grundfragen der Mechanik

Kinematik

Die Mechanik untersucht die einfachsten Bewegungsformen der materiellen Welt, die unter dem gemeinsamen Namen mechanische Bewegung zusammengefasst sind.

Unter der mechanischen Bewegung verstehen wir die Änderung der relativen Position eines materiellen Objekts in Bezug auf ein anderes materielles Objekt. Dies ist eine der wichtigsten Eigenschaften der mechanischen Bewegung: ihre Relativität.

Die wichtigsten Fragen, die sich stellen, wenn man versucht, die mechanische Bewegung eines bestimmten materiellen Objekts zu charakterisieren, lauten wie folgt:

1. Wie bewegt sich dieses Objekt?, dh wie ist die Art und Beschaffenheit seiner Relativbewegung?

2. Warum bewegt sich dieses Objekt auf diese Weise und nicht anders?, dh was sind die Gründe, die diese besondere Art und Art der Bewegung des betreffenden Objekts verursachen?

Der Suche nach einer Antwort auf die erste dieser Fragen widmet sich die Sektion Mechanik – Kinematik, die zweite – Dynamik.

Schlussfolgerungen: Mechanische Bewegung ist relativ und die einfachste Form der Bewegung von Materie. Grundfragen der Mechanik: Wie und warum bewegt sich ein materieller Gegenstand?

Abhängig von den Eigenschaften eines materiellen Objekts, der Art und Art seiner Bewegung, werden in der Mechanik die einfachsten physikalischen Modelle verwendet:

materieller Punkt (Teilchen) - ein Objekt (Körper), dessen Abmessungen gegenüber der charakteristischen Größe der Bewegung, an der dieses Objekt teilnimmt, vernachlässigt werden können.

Hier sollten wir auf die relative Natur des Begriffs und seine Abstraktheit achten. Jedes reale Objekt hat eine endliche Größe, die in dieser speziellen Situation vernachlässigt werden kann oder nicht.

Betrachtet man beispielsweise die Bewegung der Erde um die Sonne, kann sie als materieller Punkt betrachtet werden, da der Radius der Erde R z = 6400 km viel kleiner ist als der Radius ihrer Umlaufbahn um die Sonne R c = 1,5 × 10 8km. Andererseits,

Betrachtet man die tägliche Drehung der Erde um die eigene Achse, so lässt sich das Modell des „materiellen Punktes“ nicht auf die Erde übertragen.

Wenn beim Studium der Bewegung eines Körpers oder eines Systems von Körpern das Konzept eines materiellen Punktes nicht verwendet werden kann, ist es oft nützlich, ein anderes physikalisches Modell anzuwenden, das als bezeichnet wird System materieller Punkte.

Die Essenz dieses Modells besteht darin, dass jeder Körper oder jedes System von Körpern, dessen Bewegung untersucht werden muss, mental in kleine Abschnitte (materielle Punkte) unterteilt wird, deren Abmessungen viel kleiner sind als die Abmessungen des Körpers oder Systems von Körper. In diesem Fall reduziert sich das Studium der Bewegung eines Körpers oder eines Systems von Körpern auf das Studium der Bewegung einzelner Abschnitte des Systems, dh der materiellen Punkte, aus denen dieses System besteht. Dabei sollte man natürlich berücksichtigen, ob die Materialpunkte miteinander interagieren oder nicht.

Ein Sonderfall des Modells „System der materiellen Punkte“ in der Mechanik ist das sogenannte Modell fest:

Fest - dies ist ein System materieller Punkte, deren relative Position sich während einer gegebenen Bewegung nicht ändert.

Beachten Sie die Relativität dieses Modells.

Der Grenzfall eines Starrkörpermodells ist ein absolut starrer Körper. In einem absolut festen Körper ändert sich der Abstand zwischen beliebigen Teilchen unter keinen Umständen. Ein vollkommen starrer Körper ist ein abstraktes Modell, da kein realer Körper diese Eigenschaft besitzt.

Um die Bewegung eines materiellen Punktes zu beschreiben, wird ein Modell verwendet - Flugbahn .

Bewegungsbahn Eine imaginäre Linie, entlang der sich ein bestimmter materieller Punkt bewegt, wird aufgerufen.

Wenn diese Linie eine gerade Linie oder ihr Segment ist, dann sagen sie, dass die Bewegung des materiellen Punktes geradlinig ist, andernfalls ist die Bewegung krummlinig. Zur Beschreibung der Bewegungsarten eines starren Körpers werden Modelle der Translations- und Rotationsbewegung verwendet.

Übersetzung nennt man eine solche Bewegung eines starren Körpers, bei der jede an diesem Körper befestigte gerade Linie während ihrer Bewegung sich selbst parallel bleibt.

Charakteristisch für eine solche Bewegung ist, dass die Trajektorien aller materiellen Punkte, die einen starren Körper ausmachen, die gleiche Form und Größe haben und bei Parallelverschiebung miteinander kombiniert werden können.

rotierend nennt man eine solche Bewegung eines starren Körpers, bei der sich alle seine materiellen Punkte auf Kreisen bewegen. In diesem Fall liegen die Mittelpunkte dieser Kreise auf einer geraden Linie, die als Rotationsachse bezeichnet wird.

Die willkürliche Bewegung eines starren Körpers kann immer als eine Menge gleichzeitiger Translations- und Rotationsbewegungen dargestellt werden.

Schlussfolgerungen: Die wichtigsten physikalischen Modelle der Mechanik sind ein materieller Punkt, ein System materieller Punkte und ein starrer Körper. Die Bewegung eines materiellen Punktes wird durch das Konzept der „Bewegungsbahn“ bestimmt. Trajektorien sind entweder gerade oder gekrümmt. Die Bewegung eines starren Körpers kann auf zwei Formen reduziert werden: Translation und Rotation.

Die häufigsten Aufnahmeprüfungen sind:

• Russisch
• Mathematik (Grundstufe)
• Physik - ein Profilfach, nach Wahl der Hochschule
• Informatik und Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) - nach Wahl der Hochschule

Berufe

"Mechanik und mathematische Modellierung" ist eine Spezialität, die es in Zukunft ermöglicht, aus einer ziemlich großen Anzahl interessanter Berufe auszuwählen:

• wissenschaftlicher Mitarbeiter,
• Techniker,
• Mathematiker,
• Analytiker,
• Supervisor,
• Forscher,
• Lehrer für physikalische und mathematische Fächer,
• Spezialist für mathematische Modellierung.

Akademische Bachelor-Studierende haben die Möglichkeit, in allen Bereichen der Wissenschaft, Industrie, Produktion, des Managements mit Bezug zu Mathematik, Ingenieurwesen, Physik, Mechanik und Programmierung zu arbeiten.

Beschreibung der Spezialität

Während der Ausbildung erwerben die Studierenden wissenschaftliche Kenntnisse zur Computermodellierung verschiedener mechanischer Prozesse. Die Studierenden befassen sich mit Computermathematik, Mechanik und Biomechanik, der Stabilitätstheorie elektromechanischer Geräte, dem Elastizitätsgrad, der Dichte und der Plastizität von Materialien. Sie beherrschen die statische und dynamische Festigkeit verschiedener Objekte und anderer Wissenschaften, die auf die eine oder andere Weise mit theoretischer Mechanik, Mathematik, Ingenieurwissenschaften und Festigkeitslehre verbunden sind.

Im Lernprozess entwickeln die Studierenden die Fähigkeit, analytisch zu denken, studieren die Grundlagen der Wirtschaftswissenschaften und der Produktionswirtschaft, lernen, die Grundlagen der grundlegenden Mathematik, Mechanik, Physik und anderer Naturwissenschaften in die Praxis umzusetzen.

Ein Merkmal der Ausbildung im Fachgebiet "Mechanik und Mathematische Modellierung" ist eine große Zahl von Regelstunden für Workshops. Wo Studenten die einzigartige Gelegenheit haben, ihr theoretisches Wissen in der Praxis anzuwenden, spezifische Informationen zu analysieren und zu synthetisieren. Einige der Workshops widmen sich der Arbeit mit computermathematischen Modellierungsprogrammen zur Simulation technologischer Prozesse am Bildschirm.

Absolventen finden Anwendung für ihr Wissen in Ingenieurzentren von Industrieunternehmen, der Gas- und Ölindustrie, transnationalen Konzernen, Forschungs- und Konstruktionsbüros, einschließlich ausländischer, die an der Entwicklung neuer Ingenieurtechnologien beteiligt sind.

Die Hauptfächer in der Ausbildung in der Spezialität

• Mechanik deformierbarer Körper und Medien.
• Mathematische Modellierung und Computertechnik.

Darüber hinaus studieren die Studierenden Philosophie, Geschichte, eine Fremdsprache und Lebenssicherheit (Grundlagen der Lebenssicherheit). Pflichtfächer: Körperkultur und angewandte Körperkultur.

Studienbedingungen

Der Begriff für die Erlangung einer Vollzeitausbildung in der Spezialität"Mechanik und mathematische Modellierung" beträgt 4 Jahre (einschließlich Feiertage). Teilzeit- und Fernstudium können auf Beschluss der Verwaltung um einen Zeitraum von sechs Monaten bis zu einem Jahr verlängert werden.

Während der Ausbildung erworbene Fertigkeiten und Fähigkeiten

• Fähigkeit, komplexe Probleme mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologien zu lösen.
• Anwendung der mathematischen Analyse auf dem Gebiet der theoretischen und angewandten Mechanik, des Widerstands von Metallen, der Geometrie, der Differentialgleichungen und der Wahrscheinlichkeitstheorie.
• Arbeit mit spezialisierten Programmen zur Modellierung und Optimierung technologischer Prozesse.
• Eigenständige Forschungsarbeit oder in der Gruppe.
• Lösen von Problemen der mechanischen Modellierung ohne Beteiligung eines PCs (wenn die Situation es erfordert).
• Anpassung Ihres Wissens an die Organisation des Bildungsprozesses in Ihrem Kompetenzbereich (Physik, Mechanik, Mathematik, Informatik).
• Organisation von pädagogischen, wissenschaftlichen, betriebswirtschaftlichen und produktionstechnischen Tätigkeiten.

Während der Ausbildung erwirbt der Bachelor die erforderlichen Fachkompetenzen zur kompetenten Konstruktion und Analyse komplexer mechanischer Objekte mittels Computer- und / oder physikalischer Analyse.