Докторантура
Механика

Механика

КВАЛИФИКАЦИЯ

  • Научно-педагогическое направление - доктор философии (PhD)

МОДЕЛЬ ВЫПУСКНИКА

В результате обучения докторанты будут способны:
1.ON1 критически анализировать современные аналитические и численные методы решения задач теоретической и небесной механики и подбирать подходящие методы с учетом ограничений постановки конкретной физической задачи;
2. ON2 делать подробный анализ физико-химических свойств наноматериалов, анализировать принципы построения моделей турбулентных течений, моделировать задачи динамики жидкостей и газов с высоким порядком точности с применением высокопроизводительных вычислений и параллельных расчетов;
3. ON3 моделировать тепло- и массообменные процессы, составлять модели с учетом происходящих химических реакций и проводить исследования сложных физических процессов в программном обеспечении COMSOL Multiphysics;
4. ON4 проектировать исполнительные механизмы, манипуляторы, стационарные и мобильные роботы, применяя современные методы моделирования робототехнических систем, расчета конструкций, диагностики и управления мехатронными системами, включая методы исследования современных интеллектуальных систем роботов;
5. ON5 применять аналитические и численные методы к решению задач теории пластичности и ползучести, специальных задач механики деформируемого твердого тела, механики подземных сооружений, механики хрупкого разрушения, механики композитов;
6. ON6 анализировать и интерпретировать научные данные из различных областей механики, используя современные методы обработки данных, включая визуализацию, и разрабатывать на их основе практические рекомендации;
7. ON7 различать условия устойчивости и неустойчивости, рождения хаоса, определения очагов хаоса и их границ, применяя эти знания для решения задач в конкретных областях механики;
8. ON8 писать самостоятельно научные проекты, ставя актуальную для общества теоретическую или практическую задачу механики, и разрабатывать алгоритм необходимых для ее решения исследовательских мероприятий;
9. ON9 реализовывать и корректировать в случае необходимости процесс самостоятельных научных исследований, подбирая методы, наиболее точно отвечающие поставленной задаче;
10. ON10 критически анализировать и оценивать получаемые результаты, формулировать обоснованные выводы даже в условиях неполной или ограниченной информации;
11. ON11 писать научные статьи и доносить широкому научному сообществу результаты своих исследований, критически оценивая их значимость;
12. ON12 определять направление и интенсивность своего профессионального развития в выбранной научной области, уметь работать в команде и содействовать развитию коллектива и общества в целом.

Паспорт программы

Название
Механика
Шифр
8D05403
Факультет
Механико-математический

дисциплины

Академическое письмо
  • Количество кредитов - 2
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование у обучающихся навыков написания академических текстов, навыков создания докладов и презентаций, составления библиографического описания. Задачи: Создание академических текстов: реферат, аннотации, рецензия, обзор литературы, тезисы для конференции, научные статьи; презентаций докладов. Содержание: Академическое письмо как практическая дисциплина. Научный язык и научный текст. Плагиат. Правила научного цитирования. Формы представления результатов научного исследования. Обоснование темы исследования. Введение. Обзор литературы. Библиографическое описание.

Методы научных исследований
  • Количество кредитов - 3
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель и задачи дисциплины: формирование способности определить метод (аналитический, экспериментальный, численный) научного исследования в соответствии с поставленной задачей, анализировать, интерпретировать научные данные, работать с базами данных, обработать данные полученные в симуляциях, экспериментах, наблюдениях, использовать методы визуализации и статистического анализа данных. Будут изучены: методы научных исследований, методы обработки и анализа данных, способы обработки эмпирической информации, этапы анализа данных, интерпретация полученных данных.

Написание и защита докторской диссертации
  • Количество кредитов - 12
  • Тип контроля - Докторская диссертация
  • Описание - Цель написания и защита докторской диссертации: оформления и защита докторской диссертации является формирование у докторантов способности раскрыть содержание научно-исследовательской работы для защиты диссертации. В ходе изучения курса сформировать у докторанта способности: 1. обосновать содержание новых научно-обоснованных теоретических и экспериментальных результатов, позволяющих решать теоретическую или прикладную задачу или являющихся крупным достижением в развитии конкретных научных направлений; 2. объяснить оценку полноты решений поставленных задач согласно специфике профессиональной сферы деятельности; 3. могут анализировать альтернативные варианты решения исследовательских и практических задач и оценивать перспективы реализации этих вариантов; 4. применять навыки написания научных текстов и представления их в виде научных публикаций и презентаций. 5. планировать и структурировать научный поиск, четко выделять исследовательскую проблему, разрабатывать план/программу и методы ее изучения, оформлять в соответствии с требованиями ГОСО научно-квалификационную работу в виде диссертации на соискание ученой степени доктора философии (PhD) по образовательной программе «8D07502 -Стандартизация и сертификация (по отраслям)». При изучении написания и защита докторской диссертации докторанты будут изучать следующие аспекты: Оформление документов для представления диссертации к защите. Информационная карта диссертации и регистрационно-учетная карточка (в формате Visio 2003). Выписка из протокола заседания учреждения, в котором проходила предварительная защита диссертации. Сопроводительное письмо в ВАК. Экспертное заключение о возможности опубликования автореферата. Экспертное заключение о возможности опубликования диссертации. Протокол заседания счетной комиссии. Бюллетень для голосования. Стенограмма заседания диссертационного совета. Список научных трудов. Отзыв официального оппонента. Отзыв ведущей организации. Отзыв научного руководителя.

Порядок и хаос в динамических системах
  • Количество кредитов - 5
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование системных знаний по методам определения порядка и хаоса в динамических системах. Задачи: решать задачи механики, разрабатывая алгоритмы для вычисления сечений в фазовом пространстве определить очаги рождения хаоса в фазовом пространстве, их границы. Содержание: порядок и хаос, причины возникновения хаоса в динамических системах, методы исследования, границы порядка и хаоса, бифуркационные характеристики конкретных задач, перестройка фазового пространства при изменении параметра.

Приведены данные за 2021-2024 гг.

дисциплины

Аппаратное обеспечение робототехнических систем
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование у докторантов знаний и профессиональных компетенции по аппаратно-программному обеспечению робототехнических систем. Задачи: решать задачи в области создания средств и систем робототехники с использованием современных аппаратных средств и информационных технологий; разрабатывать имитационные модели взаимодействия элементов аппаратного обеспечения робототехнических систем. Содержание: Аппаратное обеспечение, датчики, исполнительные механизмы, процессоры, системы управления, архитектура компьютерного управления робототехнических систем, области автоматизированного управления, алгоритмизации; проектно-конструкторская деятельность.

Виброактивность, вибрации и вибродиагностика
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование способности исследования вибрации и колебания в машинах и механизмах; Задачи: уравновешивание ротора при проектировании; определение видов и условии неуравновешенности; анализ основных положений методов замещающих масс;выводы. Содержаниие: понятие о неуравновешенности механизма (звена); методы замещающих масс; балансировка роторов; обзор типовых технологических процессов одноплоскостной и высокочастотной схем балансировки, методы балансировки; условия статического и динамического уравновешивания ротора при проектировании.

Динамическое управление робототехнических систем
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование системных знаний и профессиональных компетенции по методам динамического управления робототехнических систем. Задачи: исследовать основные кинематические соотношения, позволяющие определять положение манипулятора робота в рабочем пространстве; решать задачи движения его звеньев; исследовать динамику манипуляторов; Содержание: теория манипуляторных роботов и методы управления ими; основные кинематические соотношения, способы и алгоритмы кинематического управления манипуляторами; основные сведения о динамике манипуляционных механизмов, математические модели движения.

Интеллектуальные системы роботов
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование системных знаний и профессиональных компетенции об интеллектуальных системах роботов. Задачи: решать задачу планирования действий интеллектуальных систем роботов и мобильных роботов на основе методов интеллектуального человеко-машинного интерфейса; оценивать и анализировать тенденции развития интеллектуальной робототехники, включая миниатюризацию, бионическую робототехнику, групповое управление. Содержание: интеллектуальные системы, современные методы исследования интеллектуальных систем роботов, методы искусственного интеллекта, экспертные системы, нейросетевые структуры, система технического зрения.

Математические методы теоретической и небесной механики
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование способности применять современные математические методы для решения задач теоретической и небесной механики. Задачи: сформулировать физическую, математическую постановку задачи; применять современные математические методы к решению задачи; визуализация результатов; анализ и выводы. Содержание: современные математические методы теоретической и небесной механики; классические методы на современном языке компьютерной алгебры; основы современной КАМ-теории, резонансные и не резонансные случаи; поступательно-вращательное движение в оскулирующих элементах.

Методы моделирования задач тепло и массообмена
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование знаний и профессиональных компетенции по методам моделирования задач тепло и массообмена. Задачи: используя программный пакет Fortran для решения задач тепло и массопреноса провести исследования процессов тепло и массопереноса (конвективного и кондуктивного теплообмена, диффузии, массопереноса в двухкомпонентных средах); визуализация результатов, анализ, выводы. Содержание: модели тепло- и массообменных процессов, моделирование процессов конвективного и кондуктивного теплообмена, диффузии, массопереноса в двухкомпонентных средах.

Методы расчета задач механики
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: овладение основными аналитическими и численными методами расчета, необходимыми для решения современных, актуальных задач механики деформируемых твердых тел. Задачи: применяя эффективные аналитические и современные численные методы решать задачи механики деформируемых твердых тел; оценить точность результатов; анализ, выводы. Содержание: современные аналитические методы расчета; численные методы расчета; оценки НДС, прочности, жесткости и устойчивости рассматриваемых деформируемых объектов, сред и конструкций.

Методы расчета турбулентных течений
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: овладение численными методами расчета, необходимыми для исследования турбулентных течений. Задачи: сформулировать физическую постановку задачи турбулентных течений, выбрать математическую модель турбулентности; используя пакеты прикладных программ провести численное исследование турбулентных течений; визуализация результатов; анализ, выводы. Содержание: проблемы турбулентности, Гипотеза Буссинеска, полуэмпирические модели турбулентности, классификации методов расчета турбулентных течений, прямое численное моделирование (DNS), метод моделирования крупных вихрей (LES), решение уравнений Рейнольдса (RANS)

Механика подземных сооружений
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование знаний и профессиональных компетенции в области механики подземных сооружений, Задачи: сформулировать проблемы подземных сооружений; провести расчёт подземных сооружений с использованием математического моделирования, аналитических и численных методов, компьютерных программ. Содержание: оценка взаимодействия подземного сооружения с вмещающим массивом, анализ напряженно-деформируемого состояния системы, основы теории элементов подземных сооружений, методы их расчета на прочность и устойчивость под действием различных нагрузок и факторов.

Механика хрупкого разрушения
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование базовых знаний и профессиональных компетенции в области механики хрупкого разрушения материалов. Задачи: провести исследования проблем прочности деталей машин и конструкций применяя подходы механики разрушения; анализ причин хрупкого разрушения материалов, механизмов зарождения и роста магистральных трещин; анализ результатов, выводы. Содержание: предмет и задачи механики хрупкого разрушения; основные понятия механики хрупкого разрушения; теоретическая и реальная прочность тел; особенности разрушения композитов.

Моделирование и управление мехатронными системами
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование у докторантов системных знаний и профессиональных компетенции по моделированию и управлению мехатронными системами. Задачи: на основе полученных знаний по моделированию и управлению мехатронными системами проектировать мехатронные системы; моделировать мехатронные модули движения; создавать современные системы управления мехатронными системами; анализировать результаты и давать практические рекомендации. Содержание: методы проектирования мехатронных систем; методы моделирования мехатронных модулей движения, современные системы управления мехатронными системами.

Моделирование сложных физических процессов в COMSOL Multiphysics
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование системных знаний и профессиональных компетенции по моделированию сложных физических процессов в COMSOL Multiphysics. Задачи: моделировать и исследовать сложные физико-химические процессы, решать инженерные задачи используя пакет прикладных программ COMSOL Multiphysics; визуализировать результаты исследования; анализ результатов и выводы. Содержание: обзор модулей гидродинамики и теплопередачи, механики твердого тела, AC/DC, акустики, химий, плазмы; комбинирование модулей для решения мультифизических задач.

Наномеханика
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование системных знаний и профессиональных компетенции в области наномеханики. Задачи: анализировать физико-химические свойства наноматериалов; применять квантовые явления в квантовых компьютерах; разрабатывать алгоритмы и программы для вычисления на квантовых компьютерах; визуализация результатов, анализ результатов и выводы. Содержание: основные методы измерения, исследования, получения и модификации структур имеющие размеры 0,1 – 100 нм; квантовые явления, возникающие у наноструктур, квантовые компьютеры, квантовые алгоритмы вычисления.

Общая теория моделей деформируемых сред
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование умений и навыков математического и компьютерного моделирования задач механики деформируемого твердого тела (МДТТ). Задачи: решать задачи МДТТ аналитическими методами, методом компьютерного моделирования, применяя современные компьютерные технологии и пакеты прикладных программ. Визуализация результатов расчета; анализ, выводы. Содержание: напряженно-деформированное состояние твердых деформируемых сред; модели МДТТ; методы решения задач МДТТ; этапы математического моделирования, общие тpебования, особенности построения математических моделей задач МДТТ.

Общая химия
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование знаний о механизмах и общих закономерностях протекания химических процессов; Задачи: решать задачи общей химиии, исследовать химические процессы, происходящие во время адсорбции, горения, тепло и массообмена при химических превращениях; анализ результатов, выводы. Содержание: виды химических связей, химическая кинетика и равновесие, адсорбционное равновесие, общая характеристика химических элементов и их соединений, органические соединения, химические процессы горения, тепло массообмен при химических превращениях.

Оптимизационные методы управления
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование знаний и профессиональных компетенций по оптимизационным методам управления Задачи: сформулировать физическую и математическую постановку задачи; применять оптимизационные методы управления к решению задач механики; визуализация результаов, анализ результатов и выводы. Содержание: основы оптимизации, принципы оптимального управления, детерминированные и стохастические задачи дискретных и непрерывных систем, предиктивное управление, динамическое программирование, вариационные исчисления, принцип Понтрягина, применение теории оптимизационного управления для инженерных систем.

Основы системы символьных вычислений "Mathematica"
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование базовых знаний и профессиональных компетенции по системе символьных вычислений «Mathematica». Задачи: применять пакет аналитических вычислений «Mathematica» к решению задач теоретической и прикладной механики; визуализация результатов, анализ и выводы. Содержание: интерфейс системы Mathematica, основы работы системы Mathematica в режиме вычислений, визуализация, представление данных, векторы, матрицы, математические функции, оптимизационные задачи, алгебраические и трансцендентные уравнения, системы уравнения, дифференциальные уравнения, вычисление интегралов.

Полимерные и композиционные материалы
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование системных знаний о полимерных и композиционных материалах. Задачи: применяя современные методы расчета полимерных и композиционных материалов провести расчет элементов конструкций из полимерных и композиционных материалов; определить пределы длительной прочности полимерных изделий, прочность анизотропных композитов; анализ результатов, выводы. Содержание: полимеры и композиты; виды, структуры полимерных и композиционных материалов, их физические, механические свойства; методы расчета прочности материалов, сферы их применения.

Проектирование исполнительных механизмов и манипуляторов
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование знаний и профессиональных компетенции по проектированию исполнительных механизмов и манипуляторов (ИММ). Задачи: проектировать, разработать схемы и создать конструкций ИММ; подготовить проектно-конструкторские документации; оформить заявку на патент. Содержание: патентно-информационный анализ современного состояния и развития конкретного вида ИММ, критерий оценки рациональных ИММ, методика, алгоритмы и компьютерные программы для моделирования ИММ; методы изготовления опытного образца ИММ; проектно-конструкторские документации опытно-экспериментальной конструкций ИММ.

Проектирование мобильных роботов
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Purpose: formation of knowledge and professional competence in the design of mobile robots. Tasks: to program and solve the equations of kinematics, dynamics of movement of mobile robots in Matlab and Lego Maindstorms systems; create programs to control mobile robots. Contents: types and designs of mobile robots, equations of kinematics, dynamics of motion of mobile robots in Matlab and Lego Maindstorms systems; control programs for mobile robots in solving problems of navigation, localization and planning.

Расчеты конструкций МКЭ
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование знаний и профессиональных компетенции необходимых для решения задач механики по методу конечных элементов (МКЭ). Задачи: применять МКЭ для решения задач механики, учитывая особенности напряженно-деформированного состояния тел; визуализация результатов; анализ, выводы. Содержание: особенности деформирования под нагрузкой тел различной формы, состава; приближенные методы решения задач механики деформируемого тела; теория МКЭ; МКЭ для стержневого конечного элемента, алгоритм расчета стержневой системы МКЭ.

Современные методы проектирования роботов
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование системных знаний и профессиональных компетенции по проектированию роботов. Задачи: проектировать детали роботов в среде INVENTOR; провести автоматизированный расчет и проектирование деталей машин, механизмов, элементов конструкций и узлов в системах АDAMS, EASY5; анализ результатов, выводы. Содержание: современные компьютерные методы автоматизированного расчета и проектирования деталей роботов, элементов конструкций и узлов, методы выполнения конечно-элементного анализа в среде АDAMS, EASY5 и INVENTOR.

Теория пластичности и ползучести
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование фундаментальных знаний по теории пластичности и ползучести материалов. Задачи: применять теорию малых упругопластических деформаций, теорию пластического течения, деформационную теорию пластичности и теорию упрочнения к решению задач механики деформируемых тел; Содержание: основные понятия и термины, основные уравнения и постановка задачи теории пластичности и ползучести, теоретические и прикладные задачи по расчету не упругих, вязкоупругих деформируемых объектов, аналитические методы их решения.

Численные методы в гидродинамике
  • Тип контроля - [РК1+MT+РК2+Экз] (100)
  • Описание - Цель: формирование способности применять современные методы моделирования задач гидродинамики высокого порядка точности, с применением высокопроизводительных вычислений и параллельных расчетов. Задачи: применять методы высокого порядка точности для решения задач гидродинамики; реализовать параллельные вычисления на MultiGPU; визуализация результатов; анализ, выводы. Содержание: современные высокопроизводительные методы моделирования задач гидродинамики, схемы дискретизации с высокой точностью; методы на точность и сходимость; параллельные вычисления на MultiGPU.

Приведены данные за 2021-2024 гг.

ПРАКТИКИ

Исследовательская
  • Тип контроля - Защита практики
  • Описание - Цель практики: приобретение опыта в исследовании актуальной научной проблемы, расширение профессиональных знаний, полученных в процессе обучения, и формирование практических навыков ведения самостоятельной научной работы. Практика направлена на развитие навыков исследования, анализа и применения экономических знаний.

Педагогическая
  • Тип контроля - Защита практики
  • Описание - Цель дисциплины: формирование способности осуществлять педагогическую деятельность в вузах, проектировать образовательный процесс и проводить отдельные виды учебных занятий с использованием инновационных образовательных технологий.

Приведены данные за 2021-2024 гг.