Основні підсумки, результати роботи та плани на майбутнє
Бакалавр
У 2015 році відбувся перший випуск бакалаврів за напрямком з профілем «Експериментальна механіка та комп'ютерне моделювання в механіці». Вісім людей із десяти надійшли на кафедру ТІПМ у 2011 році успішно захистили випускні роботита отримали дипломи бакалавра-інженера.
Розроблений навчальний план підготовки бакалавра за напрямом «Механіка та математичне моделювання»довів свою високу якість. Порівняно з попередньою програмою фахівця з «Механіки» було прибрано непрофільні предмети, збалансовано співвідношення між фізико-математичним циклом дисциплін та спеціальними курсами, фізико-механічним практикумом та обчислювальним експериментом. На офіційному рівні запроваджено навчання роботі з універсальним «важким» розрахунковим комплексом ANSYS(ANSYSInc., USA), що входить до трійки основних кінцево-елементних комплексів, що застосовуються у промисловості для розробки нової техніки. На основі отриманого досвіду та у зв'язку з подальшим розвитком федерального державного освітнього стандартунавчальний план бакалаврату й надалі покращуватиметься та оптимізуватиметься під потреби високотехнологічного виробництва.
Як результат, досягнутий рівень освоєння основний освітньої програмивипускника-бакалавра виявився вищим за випускника-фахівця (4,1 проти 3,8), а представлені випускні роботи бакалаврів, незважаючи на менші терміни підготовки, «побили» дипломи фахівців (4,6 проти 4,2). При цьому самі вирішені науково-практичні завдання викликали живий інтерес у членів державної комісіїта тривалі дискусії.
Майстер
Цього року здійснено перший набір на нову магістерську програму «Динаміка та міцність складних механічних систем»напрямки «Механіка та математичне моделювання». До нас прийшли дев'ятеро людей, включаючи випускників програми бакалаврату профілю «Експериментальна механіка та комп'ютерне моделювання в механіці».
Рівень бакалаврату - це лише перший рівень у системі російської та світової освіти. Він забезпечує базовий теоретичний рівень та дає деякі практичні навички. Однак для вирішення головного на сьогодні завдання російської промисловості – створення в найкоротші терміни глобально конкурентоспроможної та затребуваної продукції нового покоління – необхідні фахівці нової формації – «інженерно-технологічний спецназ», підготовку яких можливо здійснити лише на магістерських програмах, орієнтованих на високотехнологічний сектор економіки. Саме таку програму ми пропонуємо нашим студентам-магістрантам.
Інженери XXI століття - це інженери-дослідники та інженери-розробники, які володіють усіма передовими технологіями світового рівня, здатні «пробивати стіни», «вирішувати нерозв'язні завдання», робити інноваційні прориви, забезпечувати в кінцевому підсумку виробництво промислової продукції нового покоління.
Розподіл, практика
Розподіл цього року пройшов як ніколи активно, що пов'язано із закінченням програм спеціалітету та подвійним випуском. Проте не було помічено особливого інтересу до випускників-фахівців у порівнянні з випускниками-бакалаврами. «Голод» на інженерів-розробників нової техніки лише збільшується. Інженери-механіки користуються попитом у всіх галузях машинобудування: важкого, енергетичного, авто-, судно-, авіа- і ракетобудування. До нас приїжджали як старі партнери (Галицький автокрановий завод, Федеральний ядерний центр – НДІ Технічної Фізики, ТОВ «Прогресстех-Дубна», ВАТ «Газпромтрубінвест»), так і нові, серед яких найбільшою популярністю користувався Експериментальний машинобудівний завод ім. Мясищева, що займається створенням авіаційної, авіаційно-космічної, аеростатичної та десантованої техніки. Саме туди до конструкторського відділу на вельми пристойну зарплату і пішла більша частина цьогорічних випускників-механіків.
Виробнича практика 3 курсу бакалавра «Механіка та математичне моделювання»пройшла дуже успішно. Студенти після великої перерви попрацювали у супер-оснащеній лабораторії випробування матеріалів ДК «Діпос» (Іваново), в Інноваційному центрі «Протон» (Володимир). Особливо хочеться відзначити практику на підприємстві «ДержМКЛ «Райдуга» ім. А.Я.Березняка» (Дубна), що виробляє високошвидкісні літальні апарати, та у московському інженерному центрі великої міжнародної компанії ФЕСТО, Німеччина.
Основні питання механіки
Кінематика
Механіка вивчає найпростіші форми руху, що зустрічаються в матеріальному світі, які поєднуються загальною назвою, механічний рух.
Під механічним рухом ми розумітимемо зміну взаємного розташування одного матеріального об'єкта стосовно іншого матеріального об'єкту. У цьому полягає одна з найважливіших властивостей механічного руху: його відносність.
Головні питання, що виникають при спробі характеризувати механічний рух даного матеріального об'єкта, є:
1. Як рухається даний об'єкт?, тобто якими є вид і характер його відносного руху?
2. Чому даний об'єкт рухається так, а не інакше?, тобто які причини, що викликають саме цей вид і характер руху об'єкта, що розглядається?
Пошуком відповіді на перше з цих питань займається розділ механіки – кінематика, на другий – динаміка.
Висновки: Механічне рухщодо і є найпростішою формою руху матерії. Як і чому рухається матеріальний об'єкт?
Залежно від властивостей матеріального об'єкта, характеру та виду його руху в механіці використовуються найпростіші фізичні моделі:
матеріальна точка (частка) - об'єкт (тіло), розмірами якого можна знехтувати проти характерним розміром руху, у якому цей об'єкт бере участь.
Тут слід звернути увагу на відносний характер поняття та його абстрактність. Будь-який реальний об'єкт має кінцеві розміри, якими в даній конкретній ситуації можна знехтувати чи не можна.
Наприклад, розглядаючи рух Землі навколо Сонця, її можна вважати матеріальною точкою, тому що радіус Землі R з =6400 км, значно менший за радіус її орбіти навколо Сонця R з =1.5×10 8 км. З іншого боку,
при розгляді добового обертання Землі навколо своєї осі застосовувати Землі модель “матеріальна точка” не можна.
При вивченні руху тіла або системи тіл, коли поняття матеріальної точкивикористовувати не можна, часто корисно застосувати іншу фізичну модель, яка називається система матеріальних точок.
Суть цієї моделі полягає в тому, що будь-яке тіло або систему тіл, рух яких необхідно вивчити, подумки розбивають на малі ділянки (матеріальні точки), розміри яких значно менші за розміри тіла або системи тіл. І тут вивчення руху тіла чи системи тіл зводиться до вивчення руху окремих ділянок системи, тобто матеріальних точок, у тому числі складається ця система. При цьому слід, звичайно, враховувати, чи матеріальні точки взаємодіють між собою чи ні.
Приватним випадком моделі "система матеріальних точок" у механіці є модель під назвою тверде тіло:
Тверде тіло - це система матеріальних точок, взаємне розташуванняяких у процесі цього руху не змінюється.
Зверніть увагу на відносність цієї моделі.
Граничним випадком моделі твердого тілає абсолютно тверде тіло. У абсолютно твердому тілі відстань між будь-якими довільними частинками за жодних умов не змінюється. Абсолютно тверде тіло - це абстрактна модель, тому що ніяке реальне тіло не має цієї властивості.
Для опису руху матеріальної точки використовують модель - траєкторія руху .
Траєкторією руху називається уявна лінія, вздовж якої відбувається рух цієї матеріальної точки.
Якщо ця лінія є прямою або її відрізком, то кажуть, що рух матеріальної точки прямолінійний, в іншому випадку рух криволінійний. Для опису видів руху твердого тіла використовують моделі поступального та обертального руху.
Поступальним називається такий рух твердого тіла, при якому будь-яка пряма, скріплена з цим тілом, при його русі залишається паралельною до самої себе.
Характерною особливістю такого руху є те, що траєкторії всіх матеріальних точок, що становлять тверде тіло, мають однакову форму та розміри і при паралельному зміщенні можуть бути поєднані один з одним.
обертальним називається такий рух твердого тіла, за якого всі його матеріальні точки рухаються по колам. При цьому центри цих кіл розташовані на одній прямій, званій віссю обертання.
Довільний рух твердого тіла завжди можна уявити у вигляді сукупності одночасних поступального та обертального рухів.
Висновки: Основними фізичними моделями механіки є матеріальна точка, система матеріальних точок та тверде тіло. Рух матеріальної точки визначається поняттям "траєкторія руху". Траєкторії бувають прямолінійними та криволінійними. Рух твердого тіла може бути зведений до двох форм: поступальної та обертальної.
- Бакалавр
- 01.03.01 Математика
- 01.03.02 Прикладна математика та інформатика
- 01.03.03 Механіка та математичне моделювання
- 01.03.04 прикладна математика
- Спеціалітет
- 01.05.01 Фундаментальні математика та механіка
Майбутнє галузі
Які технології має держава, щоб у ХХI столітті бути сильною і незалежною? Космос, атомна енергетика, Шифрування, проектування, гуманітарні технології - математика потрібна для всіх цих та багатьох інших технологій, без яких немислимо майбутнє.
Математика є основою, базисом для всіх природничих та багатьох гуманітарних наук. Завдяки розвитку цієї науки, людство зробило вражаючий технологічний ривок за останнє століття. Без математики неможливий розвиток фізики, хімії, інженерної справи, програмування, архітектури та багатьох інших дисциплін. Не знаючи математики, не можна побудувати будинок, сконструювати двигун внутрішнього згоряннястворити комп'ютерну програму. Математика – це засіб, інструмент інших наукових дисциплін, з якого можна переводити реальні властивості об'єкта чи системи в абстрактні математичні символи і будувати моделі майбутньої роботи системи чи об'єкта. Математика – універсальна мова, яку зрозуміють у будь-якій країні.
Без знання математики жити в сучасному світіу період глобалізації неможливо. Але якщо більшості людей досить елементарних основ цієї науки, то для успішної роботи у деяких сферах людської діяльностіпотрібні глибокі знання цієї дисципліни.
Можливо, у майбутньому межа між математикою та іншими науками зітреться, але зараз спеціально навчені математики абсолютно необхідні в наукомістких виробництвах будь-якого профілю, у соціології, політиці та освіті.
Переваги навчання
- Фундаментальна математична підготовка, що забезпечує можливість активної роботи у найскладніших галузях сучасної механіки; глибоке знання програмування, що дозволяє проводити комп'ютерне моделювання процесів та явищ у різних системах
- Наявність діючих наукових шкіл, які дозволяють студентам активно займатися дослідною роботоюбезпосередньо в Університет
- Видатний колектив викладачів та наукових співробітників, який забезпечує підготовку у всіх напрямках сучасної механіки
- Робота на унікальних експериментальних установках у власних лабораторіях, поєднання можливостей теоретичного та експериментального підходів, що дозволяє випускникам комплексно досліджувати найскладніші проблеми механіки
- Освоєння прикладних програм для вирішення задач теоретичної механіки, гідроаеромеханіки та теорії пружності (ANSYS, FLUENT та ін.) та створення власних алгоритмів та програм для конкретних завдань сучасної механіки на найсучаснішій обчислювальній техніці
Відомі викладачі
- М. Ф. Морозов – завідувач кафедри теорії пружності СПбГУ, академік РАН, професор, доктор фізико-математичних наук. Фахівець з нелінійної теорії пружності, математичних методів механіки руйнування. Автор понад 200 публікацій у Scopus та Web of Science
- П. Є. Товстик – завідувач кафедри теоретичної та прикладної механіки СПбДУ, професор, доктор фізико-математичних наук, лауреат державної преміїРФ, заслужений діяч науки РФ, кавалер Ордену пошани, почесний професор СПбГУ. Фахівець у галузі асимптотичних та чисельних методів у теоретичній механіці, теорії тонкостінних конструкцій, механіці твердого тіла та наномеханіці. Автор понад 250 наукових праць, з них десять монографій та підручників
- Ю. В. Петров – професор СПбДУ, завідувач відділу «Екстремальні стани матеріалів та конструкцій» ІПМаш РАН, член-кореспондент РАН, професор, доктор фізико-математичних наук. Фахівець з динамічної теорії пружності та пластичності, фізики та механіки ударно-хвильових процесів, динаміки деформування та руйнування твердих тіл, детонації та вибуху. Автор понад 200 публікацій у Scopus та Web of Science
- Є. В. Кустова – завідувач кафедри гідроаеромеханіки СПбДУ, доктор фізико-математичних наук, професор РАН. Фахівець у галузі кінетичної теорії процесів перенесення та релаксації у нерівноважних реагуючих газах, дослідження тепломасоперенесення на поверхні літальних апаратів, що входять в атмосферу Землі та Марсу. Автор понад 200 наукових праць, з них понад 120 публікацій у Scopus та Web of Science, п'ять монографій та підручників
Майбутня кар'єра
Місця проходження практик
Навчання передбачає проходження навчальної, науково-дослідної та виробничої практикна базі кафедр та наукових лабораторій СПбДУ.
Перелік ключових професій
Випускники програми готові до успішної професійної діяльностіу науково-дослідних, конструкторських та проектних інститутах, у будівельній індустрії, машинобудуванні, у ракетно-космічній промисловості, біомеханіці, робототехніці та інших галузях техніки та природознавства, пов'язаних з розробкою та застосуванням математичних методів. Вони можуть працювати спеціалістами з науково-дослідних та дослідно-конструкторських робіт у сфері математичного моделювання, наукових та прикладних досліджень для наукомістких високотехнологічних виробництв, виробничо-технологічної діяльності. Можлива педагогічна роботау сфері середньої загальної та професійної освіти.
Організації, в яких працюють випускники
Випускники програми продовжують навчання в магістратурі СПбДУ та інших вузів, працюють в інститутах Російської Академії наук, на підприємствах Держкорпорації «Роскосмос», у дочірніх компаніях ПАТ «Газпром нафта», підприємствах АТ «Об'єднана суднобудівна корпорація», АТ «Концерн ВКО «Алмаз », у Крилівському державному науковому центрі, Центральному інституті авіаційного моторобудування імені П. І. Баранова (ЦІАМ), підприємствах Інвестиційної групи компаній «Мавіс», на Іжорському заводі, в кораблебудівному НВО «Алмаз», на Обухівському заводі, у ФГУ «Рубін» .
Опис
Студенти, які навчаються за цим профілем, вивчають дисципліни математичного циклу (алгебра, геометрія, математичний аналіз), комп'ютерного (бази даних, комп'ютерна графіка, операційні системи, мови програмування, 3D-графіка, паралельне програмування), а також прикладні та теоретичні розділи механіки ( теоретична механіка, механіка рідини, газу та суцільних середовищ, механіка деформованого твердого тіла, робототехніка, гідроаеромеханіка). У процесі навчання особлива увага приділяється практикумам, у тому числі і комп'ютерним, на яких освоюються обчислювальні та експериментальні методидослідження стану та руху матеріальних тіл. Залежно від обраної спеціалізації, у сфері інтересів студентів можуть бути такі дисципліни, як фізико-хімічна газова динаміка, біомеханіка, основи нелінійної теорії тонкостінних конструкцій, проблеми динамічного руйнування, теорія стійкості пластин та оболонок, методи створення функціональних та наноструктурних матеріалів та ін.
Ким працювати
Завдяки тому, що випускники профілю отримують фундаментальну підготовку з математики та комп'ютерних наук, вони можуть влаштуватися на роботу як у галузі механіки, так і у сфері комп'ютерних технологій. Першим місцем працевлаштування можуть стати обчислювальні центри великих підприємств, навчальні заклади, наприклад, науково-дослідні інститути, комп'ютерні фірми, конструкторські бюропромислових організацій, вузи та структури бізнесу та економіки. Окрім цього, молоді люди у процесі навчання можуть займатися науково-дослідною роботою, брати участь у наукових конференціях, конкурсах, семінарах та олімпіадах, а згодом продовжити навчання у магістратурі.
