Механично и математическо моделиране. Основни физични модели и концепции на механиката. Организации, в които работят завършилите

Бакалавър
• 01.03.01 Математика
• 01.03.02 Приложна математика и компютърни науки
• 01.03.03 Механика и математическо моделиране
• 01.03.04 Приложна математика

Специалност
• 01.05.01 Фундаментална математика и механика

Бъдещето на индустрията

С какви технологии трябва да разполага една държава, за да бъде силна и независима в 21 век? Космос, ядрена енергия, криптиране, дизайн, хуманитарни технологии – за всички тези и много други технологии е необходима математика, без която бъдещето е немислимо.

Математиката е основата, основата за всички природни науки и много хуманитарни науки. Благодарение на развитието на тази наука човечеството направи впечатляващ технологичен скок през последния век. Без математика е невъзможно развитието на физиката, химията, инженерството, програмирането, архитектурата и много други дисциплини. Без да знаете математика, не можете да построите къща, да проектирате двигател с вътрешно горене или да създадете компютърна програма. Математиката е средство, инструмент за други научни дисциплини, с помощта на който можете да преведете реалните свойства на обект или система в абстрактни математически символи и да изградите модели на бъдещата работа на системата или обекта. Математиката е универсален език, който може да бъде разбран във всяка страна.

Без познания по математика за живеене модерен святневъзможно в периода на глобализация. Но ако елементарните основи на тази наука са достатъчни за повечето хора, тогава за успешна работав някои области човешка дейностизисква задълбочени познания по тази дисциплина.

Може би в бъдеще границата между математиката и другите науки ще бъде изтрита, но сега специално обучените математици са абсолютно необходими в индустрии с интензивно знание от всякакъв профил, в социологията, политиката и образованието.

Основни резултати, резултати от работата и планове за бъдещето

Бакалавър

През 2015 г. се проведе първият випуск бакалаври в направление с профил "Експериментална механика и компютърно моделиране в механиката". Осем от всеки десет души, постъпили в катедра „Технико-машинно инженерство“ през 2011 г., защитиха успешно своите дипломни работи и получиха бакалавърска степен по инженерство.

Проектиран учебен планбакалавърска степен по "Механика и математическо моделиране"е доказал високото си качество. В сравнение с предишната специалност по механика, неосновните предмети бяха премахнати, съотношението между физико-математическия цикъл от дисциплини и специалните курсове, физико-механичната практика и изчислителния експеримент беше балансирано. На официално ниво е въведено обучение за работа с универсалния „тежък“ изчислителен комплекс ANSYS (ANSYSIInc., САЩ), който е един от трите основни комплекса с крайни елементи, използвани в индустрията за разработване на ново оборудване. Въз основа на натрупания опит и във връзка с по-нататъшното развитие на федералния държавен образователен стандарт, бакалавърската учебна програма ще продължи да се подобрява и оптимизира за нуждите на високотехнологичното производство.

В резултат на това постигнатото ниво на овладяване на основната образователна програма на завършил бакалавър се оказа по-високо от това на завършил специалист (4,1 срещу 3,8), а представените бакалавърски финални работи, въпреки по-краткото време за подготовка, „бият ” дипломи за специалист (4,6 срещу 4,2). В същото време самите решени научни и практически проблеми предизвикаха жив интерес сред членовете държавна комисияи дълги дискусии.

Магистърска степен

Тази година се проведе първият прием за новата магистърска програма "Динамика и якост на сложни механични системи"посоки "Механика и математическо моделиране". Девет души дойдоха при нас, включително завършили бакалавърската програма „Експериментална механика и компютърно моделиране в механиката“.

Нивото на бакалавърска степен е само първото ниво в руската и световната образователна система. Осигурява основно теоретично ниво и някои практически умения. Въпреки това, за да се реши основната задача на руската индустрия днес - създаването в най-кратки срокове на глобално конкурентоспособни и търсени продукти от ново поколение - са необходими специалисти от нова формация - „инженерни и технологични специални сили“, чието обучение може да се извършва само в магистърски програми, фокусирани върху високотехнологичния сектор на икономиката. Именно това е програмата, която предлагаме на нашите магистри.

Инженерите на 21-ви век са инженери по научноизследователска и развойна дейност, които владеят всички напреднали технологии от световна класа, способни да „пробиват стени“, „разрешават неразрешими проблеми“, да правят иновативни пробиви и в крайна сметка да гарантират създаването на промишлени продукти на нов поколение.

Разпределение, практика

Разпределението тази година беше по-активно от всякога, което е свързано с края на специалностите и двойното дипломиране. Въпреки това няма особен интерес към завършилите специалисти в сравнение с завършилите бакалаври. „Гладът“ за инженери, разработващи нови технологии, само нараства. Машинните инженери са търсени във всички отрасли на машиностроенето: тежко, енергийно, автомобилно, корабно, авиационно и ракетно инженерство. Посетиха ни както стари партньори (Завод за автокранове Галич, Федерален ядрен център - Научноизследователски институт по техническа физика, ООО "Прогрестех-Дубна", АД "Газпромтрубинвест"), така и нови, сред които Експерименталният машиностроителен завод на името на. Мясищев, занимаващ се със създаването на авиационно, космическо, аеростатично и кацащо оборудване. Именно там повечето от завършилите тази година механици отидоха в дизайнерския отдел за много прилична заплата.

Производствена практика 3-та година бакалавърска степен "Механика и математическо моделиране"беше много успешен. След дълго прекъсване студентите работиха в супероборудваната лаборатория за изпитване на материали на групата компании Dipos (Иваново), в Центъра за иновации Proton (Владимир). Особено бих искал да отбележа практиката в предприятието „ГосМКБ „Радуга“ на името на. А.Я.Березняк" (Дубна), който произвежда високоскоростни самолети, и в Московския инженерен център на голямата международна компания FESTO, Германия.

Основни въпроси на механиката

Кинематика

Механиката изучава най-простите форми на движение, срещащи се в материалния свят, които се обединяват под общото наименование механично движение.

Под механично движение ще разбираме промяна в относителното положение на един материален обект по отношение на друг материален обект. Това е едно от най-важните свойства на механичното движение: неговата относителност.

Основните въпроси, които възникват, когато се опитваме да характеризираме механичното движение на даден материален обект, са следните:

1. Как се движи този обект?, тоест какъв е видът и характерът на неговото относително движение?

2. Защо този обект се движи по този начин, а не по друг начин?, тоест какви са причините, които причиняват този види естеството на движението на въпросния обект?

Търсенето на отговор на първия от тези въпроси се извършва от раздела на механиката - кинематиката, а вторият - динамиката.

Изводи: Механичното движение е относително и е най-простата формадвижение на материята. Основни въпроси на механиката: Как и защо се движи материален обект?

В зависимост от свойствата на материалния обект, естеството и вида на неговото движение, в механиката се използват най-простите физически модели:

материална точка (частица) - обект (тяло), чиито размери могат да бъдат пренебрегнати в сравнение с характерния размер на движението, в което този обект участва.

Тук следва да се обърне внимание на относителния характер на понятието и неговата абстрактност. Всеки реален обект има крайни размери, които в дадена конкретна ситуация могат или не могат да бъдат пренебрегнати.

Например, като се има предвид движението на Земята около Слънцето, тя може да се счита за материална точка, тъй като радиусът на Земята R s = 6400 km е значително по-малък от радиуса на нейната орбита около Слънцето R s = 1,5 × 10 8 км. От друга страна,

Когато се разглежда ежедневното въртене на Земята около собствената й ос, е невъзможно да се приложи моделът на „материалната точка“ към Земята.

Когато се изучава движението на тяло или система от тела, когато понятието материална точка не може да се използва, често е полезно да се приложи друг физичен модел, който се нарича система от материални точки.

Същността на този модел е, че всяко тяло или система от тела, чието движение трябва да се изследва, се разделя мислено на малки области (материални точки), чиито размери са значително по-малки от размера на тялото или системата от тела. В този случай изучаването на движението на тяло или система от тела се свежда до изучаване на движението на отделни участъци от системата, тоест материалните точки, от които се състои тази система. В този случай, разбира се, трябва да се вземе предвид дали материалните точки взаимодействат помежду си или не.

Частен случай на модела “система от материални точки” в механиката е моделът т.нар твърдо:

твърдо - Това е система от материални точки, чието взаимно положение не се променя по време на дадено движение.

Обърнете внимание на относителността на този модел.

Граничният случай на модел на твърдо тяло е абсолютно твърдо тяло. В абсолютно твърдо тяло разстоянието между всякакви произволни частици не се променя при никакви условия. Абсолютно твърдото тяло е абстрактен модел, тъй като нито едно реално тяло няма това свойство.

За да се опише движението на материална точка се използва модел - траектория .

Траектория на движение се нарича въображаема линия, по която се извършва движението на дадена материална точка.

Ако тази линия е права линия или нейна отсечка, тогава казват, че движението на материалната точка е праволинейно, в противен случай движението е криволинейно. За описание на видовете движение на твърдо тяло се използват модели на транслационно и ротационно движение.

Прогресивен Това е движението на твърдо тяло, при което всяка права линия, прикрепена към това тяло, остава успоредна на себе си по време на движението си.

Характерна особеност на такова движение е, че траекториите на всички материални точки, които съставляват твърдо тяло, имат еднаква форма и размер и при паралелно изместване могат да се комбинират помежду си.

Ротационен е движението на твърдо тяло, при което всички негови материални точки се движат кръгово. В този случай центровете на тези кръгове са разположени на една права линия, наречена ос на въртене.

Произволното движение на твърдо тяло винаги може да бъде представено като набор от едновременни транслационни и ротационни движения.

Изводи: Основните физически модели на механиката са материална точка, система от материални точки и твърдо тяло. Движението на материална точка се определя от понятието „траектория на движение“. Траекториите могат да бъдат праволинейни и криволинейни. Движението на твърдо тяло може да се сведе до две форми: постъпателно и ротационно.

Най-честите приемни изпити:

• руски език
• Математика (основно ниво)
• Физиката е профилиран предмет по избор на университета
• Компютърни науки и информационни и комуникационни технологии (ИКТ) - по избор на университета

Професии

„Механика и математическо моделиране“ е специалност, която ви позволява да избирате от доста голям брой интересни професии в бъдеще:

• изследовател,
• инженер,
• математик,
• анализатор,
• ръководител,
• изследовател,
• учител по физико-математически дисциплини,
• специалист по математическо моделиране.

Академичните бакалаври имат възможност да работят във всяка област на науката, индустрията, производството, управлението, свързана с математика, инженерство, физика, механика и програмиране.

Описание на специалността

По време на обучението студентите придобиват научно познаниепо компютърно моделиране на различни механични процеси. Студентите изучават изчислителна математика, механика и биомеханика, теория на устойчивостта на електромеханичните устройства, степента на еластичност, плътност и пластичност на материалите. Те владеят статичната и динамична здравина на различни предмети и други науки, по един или друг начин свързани с тях теоретична механика, математика, инженерство, якостни материали.

По време на учебния процес студентите развиват способности за аналитично мислене, изучават основите на икономиката и управлението на производството и се научават да прилагат на практика основите на фундаменталната математика, механика, физика и други природни науки.

Особеност на обучението по специалността „Механика и математическо моделиране” е голям бройстандартни часове, посветени на семинари. Където студентите имат уникална възможност да приложат своите теоретични знания на практика, да анализират и синтезират специфична информация. Някои от семинарите са посветени на работа с програми за компютърно-математическо моделиране, предназначени да симулират технологични процесина екрана на монитора.

Завършилите намират приложение на знанията си в инженерни центрове на индустриални компании, газова и нефтена промишленост, транснационални корпорации, изследователски и дизайнерски бюра, включително чуждестранни, участващи в разработването на нови инженерни технологии.

Основни предмети при обучение по специалност

• Механика на деформируемите тела и среди.
• Математическо моделиране и компютърно инженерство.

Освен това студентите изучават философия, история, чужд езики безопасност на живота (основи на безопасността на живота). Задължителни дисциплини: Физическа култураи приложна физическа култура.

Продължителност на обучението

Продължителност на редовното обучение по специалността"Механика и математическо моделиране" е 4 години (включително празниците). Редовното и дистанционното обучение по решение на администрацията може да бъде удължено за период от шест месеца до една година.

Умения и способности, придобити по време на обучението

• Умения за решаване сложни задачипо метода на информационните и комуникационни технологии.
• Използване на математически анализ в областта на теоретичната и приложната механика, якостта на металите, геометрията, диференциалните уравнения и теорията на вероятностите.
• Работа със специализирани програми за моделиране и оптимизиране на технологични процеси.
• Извършване на изследователска работа самостоятелно или в група.
• Решаване на проблеми с механично моделиране без участието на компютър (ако ситуацията го изисква).
• Адаптиране на вашите знания към организацията на учебния процес във вашата област на компетентност (физика, механика, математика, информатика).
• Организация на педагогическата, научната, управленската, производствената и технологичната дейност.

По време на обучението бакалавърът придобива професионалните умения, необходими за компетентно инженерство и анализ на сложни механични обекти с помощта на компютърен и/или физически анализ.

Специалност "Механика и математическо моделиране"е клон на приложната математика, който се занимава с математическото моделиране на сложни физични процеси в твърди вещества, течности, газове и плазма.

По време на обучението си студентите получават дълбоки фундаментални познания в областта на математиката и програмирането, класическата механика. В допълнение, студентите се обучават в широк спектър от специални дисциплини в различни области на съвременната механика. Значителен е обемът на обучение в областта на компютърните науки, програмирането и ИТ технологиите.

По време на обучението си студентите ще научат:

• Прилагайте математически методи и алгоритми на изчислителната математика при решаване на механични проблеми и анализ на приложни проблеми
• Участва в научни семинари, конференции, симпозиуми, както и ги организира
• Подготвя научни статии и научно-технически доклади
• Обработва обща научна и научно-техническа информация
• Приложете фундаментални знания в областта на механиката при подготовката и провеждането на експериментални изследвания
• Извършва научноизследователска работа в областта на механиката и математическото моделиране
• Провеждайте експериментални изследвания в областта на механиката
• Използвайте специализирани софтуерни системи за решаване на механични проблеми
• Анализирайте резултатите от изследователската, производствената и технологичната дейност
• Преподава физико-математически дисциплини и информатика в общообразователните и средните професионални училища образователни институциипо време на специализирана преквалификация

Значителна част от завършилите се посвещават на изследователска кариера. Но направлението има и практически приложения. В производството специалистите могат да изчислят мощността и топлинните натоварвания на повърхността самолет, създаването на нови материали и сплави с ефект на паметта на формата, проектирането на инсталации за производство и транспортиране на нефт и газ и др. Специалисти по механика и математическо моделиране се изискват в изследователски институти и центрове, в предприятия от минния комплекс, в авиационни конструкторски бюра.

Присвоена квалификация

Механик. Приложен математик -професионална квалификация на специалист

Заемани позиции

• Програмист
• Машинен инженер
• Математик
• Учител по математика
• Специалист по математическо моделиране