| Tantárgy neve (magyarul, angolul) | Merev test rendszerek dinamikája és szimulációja | |||
|
Dynamics and simulation of multibody systems
|
||||
| Tantárgykód | BMEGEMMD99D | |||
| Tantárgyjelleg | kontaktórás tanegység | |||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) | kurzustípus: | előadás (elmélet) | gyakorlat | laboratóriumi gyakorlat |
| óraszám (heti): | 2 | 0 | 0 | |
| jelleg (kapcsolt/önálló): | - | - | - | |
| Tanulmányi teljesítményértékelés (minőségi értékelés) típusa | vizsga | |||
| Tantárgy kreditértéke | 3 | |||
| Tantárgyfelelős | neve: | Dr. Zelei Ambrus Miklós | ||
| beosztása: | tudományos munkatárs | |||
| elérhetősége: | zelei@mm.bme.hu | |||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység | Műszaki Mechanikai Tanszék | |||
| http://www.mm.bme.hu/ | ||||
| Tantárgy weblapja | http://www.mm.bme.hu/targyak/?BMEGEMMD99D | |||
| Tantárgy oktatásának nyelve | magyar | |||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | választható PhD tárgy | |||
| Közvetlen előkövetelmények | Erős előkövetelmény | nincs | ||
| Gyenge előkövetelmény | ||||
| Párhuzamos előkövetelmény | ||||
| Mérföldkő előkövetelmény | legalább 0 megszerzett kredit | |||
| Kizáró feltétel | nincs | |||
Célkitűzés
A tárgy oktatásának célja a többtestdinamikai rendszerek (merev test rendszerek) matematikai modellezéséhez szükséges ismeretek átadása és a szimulációs technikák rutinszerű elsajátíttatása. Ehhez a síkbeli és térbeli merevtest rendszerek kinematikai leírásmódjait tekinti át a tárgy különös tekintettel az algoritmizálható módszerekre. A testek közötti kapcsolatokat kifejező geometriai kényszer koncepciója is bevezetésre kerül. Majd a dinamikai leírásmódokra kerül sor. A különféle mozgásegyenlet felírási módszerek, a minimális és redundáns koordináták használatának előnyeit és hátrányait ismerik meg a hallgatók. Továbbá a mozgásegyenletek hatékony numerikus integrálására kerül a fókusz.
Tanulási eredmények
A tantárgy teljesítésével elsajátítható kompetenciák
Tudás
Érti az alapvető kinematikai fogalmakat, mint pozíció, orientáció, sebesség, szögsebesség, gyorsulás és szöggyorsulás. Ismeri és alkalmazza a kinematikai mennyiségek matematikai leírásmódjait. Megkülönbözteti a térbeli és a leírókoordinátákat, illetve a minimális és a redundáns leírókoordinátákat. Tisztában van a geometria kényszeregyenletek jelentéséel mind fizikai, mind matematikai szinten. Rendszerezi a kinematikai leírásmódokat aszerint, hogy melyiket milyen jellegű rendszerre érdemes alkalmazni, pl: síkbeli/térbeli eset, zárt/nyílt kinematikai lánc. Tájékozott a többtestdinamikai rendszerek mozgásegyenleteinek kapcsán. Rendelkezik átfogó ismerettel a mechanikai mozgásegyenletek szimulációjával kapcsolatban. Tisztában van az öszefüggő és a független kényszerek fogalmával és ezeknek a matematikai modellre gyakorolt hatásával. Megkülönbözteti a geometriai, a sebesség szintű és a gyorsulás szintű kinematikai számításokat. Tájékozott a szimulációs eredmények ellenőrzési technikáival kapcsolatban.
Képesség
Alkalmazza a vektoralgebra és vektoranalízis eszközeit a mechanikai számításai során. Képes a leírókoordináták és a merev testek mozgásának kapcsolatát megadni. Különbséget tesz a minimális és a redundáns koordinátákkal felírt mozgásegyenletek között. Kiszámítja a kinetikus energiát algoritmikus módokon. Képes származtatni a tömegmátrixot algoritmikus módokon. Kiszámítja az általános erővektort algoritmikus módszerekkel. Meghatározza a tehetetlenségi erőkből származó erők vektorát algoritmikus módon. Képes hatékonyan működő numerikus integrálási módszert implementálni önállóan választott programnyelven. Értelmezi az eredményeket ábrák illetve mozgó animációk segítségével. Ellenőrzést végez a szimulációs eredményekre alternatív módszerekkel.
Attitűd
Munkáját, eredményeit és következtetéseit folyamatosan ellenőrzi. Folyamatos ismeretszerzéssel bővíti a többtestdinamikai rendszerek modellezésével kapcsolatos tudását. Nyitott a numerikus analízis megfelelő eszközeinek használatára. Törekszik a legújabb elméletek megismerésére, elsajátítására. Fejleszti a pontos és hibamentes feladatmegoldást, a mérnöki precizitást és szabatosságot szolgáló képességeit.
Önállóság és felelősség
Együttműködik az ismeretek bővítése során az oktatóval és hallgatótársaival. Elfogadja a megalapozott szakmai és egyéb kritikai észrevételeket. Egyes helyzetekben – csapat részeként – együttműködik hallgatótársaival a feladatok megoldásában. Ismeretei birtokában, elemzései alapján felelős, megalapozott döntést hoz. Felelősséget érez a mechanikai problémák pontos és precíz leírására.
Oktatási módszertan
A félév során az oktató és a hallgatók a kontaktórákon felül rendszeres konzultációkat is tartanak. A hallgatók a kontaktórás ismeretátadás mellett ösztönözve vannak az önálló munkára. Kötelező jelleggel olyan problémát választanak, amely kötődik a doktori kutatási témájukhoz, és egyben a többtestdinamikához is. Ennek megvalósításához úgy nyújt segítséget az oktató, hogy további elméleteket is közöl, melyek szorosan kapcsolódnak a hallgatók egyéni témáihoz. A problémamegoldás az analitikus számításoktól indulva a végső numerikus szimulációs megvalósításig mindent magába foglal.
Tanulástámogató anyagok
Tankönyv
R. L. Norton. Design of Machinery (third edition), 2004. ISBN: 007-247046-1
J. G. de Jalón and E. Bayo, Kinematic and dynamic simulation of multibody systems, 1994. ISBN:3-540-94096-0
J. Angeles. Fundamentals of Robotic Mechanical Systems (second edition). 2003. ISBN 0-387-95368-X.
Jegyzet
A tárgyhoz segédletek állnak rendelkezésre a hallgatók számára. 2020.
Online elérhető tanulástámogató anyag
A tantárgyleírás hatályossága
| Hatályosság kezdete: | 2020. február 3. |
| Hatályosság vége: | 2024. december 31. |
Általános szabályok
A hallgató a félév elején a saját doktori kutatási témájához, valamint a tárgy tematikájához is kapcsolódó feladatot választ és a félév folyamán ezt oldja meg. A félév során az elméleti előadásokon minden hallgató megkapja a probléma megoldásához szükséges elméleti tudást, valamint módszertant. A hallgatók saját feladataikon önállóan dolgoznak, az előrehaladás során az előadóval rendszeresen konzultálnak. Az eredményeket a félév végén a hallgatók egymás előtt bemutatják, valamint egy dokumentációt készítenek, az évközi eredmény a féléves feladat elvégzéséből és a prezentáció minőségéből áll össze.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
| 1. Évközi teljesítményértékelés | ||
| Típusa: | részteljesítmény (formatív) értékelés, projekt jellegű, komplex | |
| Darabszáma: | 1 | |
| Célja, leírása: | A szorgalmi időszak végéig a hallgatóknak egy - a kutatási témájukhoz szorosan kapcsolódó - elméleti anyagrészt kell feldolgozniuk majd dokumentum formájában leadniuk. A témát az oktató és az adott hallgató közösen választják ki. A kidolgozás során irodalomkutatás elvégzése is cél annak érdekében, hogy hallgató a legfrisebb elméleti irányzatokkal is tisztában legyen. A leadott munka értékelése két szempont szerint történik: i) a leadott munka kidolgozási szintje ii) a feldolgoztt elmélet szóbeli prezentálása. A megfelelő szint elérése szükséges az aláírás megszerzéséhez. | |
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
A vizsga elemei:
| Írásbeli részvizsga | ||
| Kötelezettség: | kötelező (rész)vizsgaelem, elégtelen teljesítése elégtelen(1) vizsgaérdemjegyet von maga után | |
| Leírás: | A tantárgy tudás, képesség típusú kompetenciaelemeinek komplex, írásos értékelési módja írásbeli dolgozat formájában; a dolgozat alapvetően az egyes fogalmak értelmezésére és az azok közötti összefüggések felismerésére, valamint a megszerzett ismeretek alkalmazására fókuszál, tehát tesztkérdéseket kell megválaszolni és gyakorlati (számítási) feladatokat kell megoldani a teljesítményértékelés során; az értékelés alapjául szolgáló tananyagrészt a tantárgy előadója határozza meg. | |
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya a minősítésben, aláírás megadásában
| Azonosítója | Részarány |
|---|---|
| 1. Évközi teljesítményértékelés | 100 % |
Az aláírás megadásának feltétele, hogy az évközi teljesítményértékeléseken szerezhető pontszám legalább 50 %-át elérje.
Vizsgaelemek részaránya a minősítésben
| Típusa: | Részarány |
|---|---|
| Írásbeli részvizsga | 100 % |
Érdemjegy megállapítása
| Érdemjegy | ECTS minősítés | Teljesítmény %-ban kifejezve |
|---|---|---|
| jeles (5) | Excellent [A] | 95 % felett |
| jeles (5) | Very Good [B] | 85 % - 95 % |
| jó (4) | Good [C] | 70 % - 85 % |
| közepes (3) | Satisfactory [D] | 55 % - 70 % |
| elégséges (2) | Pass [E] | 40 % - 55 % |
| elégtelen (1) | Fail [F] | 40 % alatt |
Az egyes érdemjegyeknél megadott alsó határérték már az adott érdemjegyhez tartozik.
Jelenléti és részvételi követelmények
Az előadások legalább 70 %-án (lefelé kerekítve) jelen kell lenni.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
A javításra, ismétlésre és pótlásra vonatkozó különös szabályokat a TVSz általános szabályaival együttesen kell értelmezni és alkalmazni.
| Beadott és elfogadott részteljesítmény értékelés a jobb eredmény elérése érdekében a pótlási időszak végéig ismételten benyújtható-e? | ||
| NEM | ||
| Korábbi eredmény figyelembevétele javítás, ismétlés-javítás esetén: | ||
| az időben újabb eredmény felülírja a korábbit | ||
| Részteljesítmény értékelés javítási, illetve ismétlési módja első alkalommal: | ||
| a részteljesítmény értékelés(ek) ezen csoportjába tartozó teljesítményértékelés nem javítható, illetve nem ismételhető, az eredmény megállapítás a TVSZ 122. § (6) bekezdésben foglaltak szerint | ||
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
| Tevékenység | óra / félév |
|---|---|
| részvétel a kontakt tanórákon | 28 |
| részteljesítmény értékelés feladatának kidolgozása | 30 |
| vizsgafelkészülés | 21 |
| további, a teljesítéshez szükséges munkaidő ráfordítás | 11 |
| összesen | 90 |
Tantárgykövetelmények hatályossága
| Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete: | 2020. március 1. |
| Tantárgykövetelmények hatályosságának vége: | 2024. december 31. |
Elsődleges szak
A tantárgy elsődleges (fő) szakja, amelyen meghirdetésre kerül és amelyhez a kompetenciák kapcsolódnak:
Gépészmérnöki tudományok PhD képzés
Kapcsolódás a KKK rendelet céljához és (szakos) kompenetciáihoz
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
Képesség
Attitűd
Önállóság és felelősség
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
|
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti) |
nincs |
|
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti) |
mérnöki dokumentáció készítése, |