İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM)

Transkript

1 Dersin Adı Yapısal Optimizasyon İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM) Course Name Structural Optimization Kodu (Code) MAK617E Bölüm / Program (Department/Program) Dersin Türü (Course Type) Dersin İçeriği (Course Description) kelime arası Yarıyılı (Semester) Güz (Fall) Kredisi (Local Credits) AKTS Kredisi (ECTS Credits) 3 7,5 Makina Mühendisliği / Katı Cisimlerin Mekaniği (Mechanical Engineering / Solid Mechanics) Secimli (Selective) Dersin Dili (Course Language) Ders Türü (Course Type) Yüksek Lisans (M.Sc.) Ingilizce (English) Fonksiyon ve parametre optimizasyonuna giris. Lineer programlama yontemleri, kisitsiz ve kisitli optimizasyon, carpanlar, kuazi Newton ve descent yontemler. Non-lineer programlama, yapisal elemanlarin optimum tasarimi, ayrik ve surekli sistemler icin varyasyonel formulasyon, sensitivite analizi, homojenizasyon yontemi. Sekil ve topoloji optimizasyon problemlerine giris, katilik, dayanim, burkulma ve dinamik davranislar icin optimum malzeme dagilimi ve sekli. Introduction to function and parameter optimization. Linear programming methods, unconstraned and contraned optimization, multiplier, quasi-newton and descent methods. Nonlinear programming, optimal design of structural elements and systems, variational formulation for discrete and distributed parameter structures, sensitivity analysis, homogenization method,. Introduction to size, shape and topology optimization problems, optimal material distribution and layout, design for criteria of stiffness, strenght, buckling and dynamic response. Dersin Amacı (Course Objectives) Maddeler halinde 2-5 adet 1. Yapisal optimizasyon alaninda temel teorik bilgileri vermek. 2. Yapisal optimizasyon formulasyon ve cozumlerini mühendislik uygulamalarinda kullanabilme yeteneğini kazandırmak. 1. To introduce theoretical fundamentals of structural optimization. 2. To improve the ability to use the formulation and solutions of structural optimization in engineering applications. Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes) Maddeler halinde 4-9 adet Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenci; 1. Lineer ve non-lineer programlama, 2. Kisitsiz ve kisitli optimizasyon problemlerinin cozumu, 3. Ayrik yapisal sistemlerin optimum tasarimi, 4. Surekli yapisal elemanlarin optimum tasarimi konularında ileri düzey bilgiler edinip, mühendislik problemlerinde kullanabilme becerisi kazanacaktır. Students who successfully complete this course obtain advanced information and ability to use on 1. Linear and nonlinear programming, 2. Solutions of unconstrained and constrained optimization problems, 3. Optimum design of discrete structural systems, 4. Optimum design of continuous structural elements. Ders Kitabı (Textbook) Diğer Kaynaklar (Other References) Maddeler halinde en çok 5 adet Haftka, R.T., Gürdal, Z., Elements of structural optimization, Kluwer, Bendsoe, M.P., Optimization of structural topology, shape and material, Springer, New York, Rozvany, G.I.N., Structural design via optimality criteria: the Prager approach to structural optimization, Kluwer, Dordrecht, Kirsh, U., Structural Optimization, Springer-Verlag, 1993.

2 Ödevler ve Projeler (Homework & Projects) Dersin daha anlaşılır olması için ödevler verilecektir. Homework assignments will be given to have a better understanding of the course. Laboratuar Uygulamaları (Laboratory Work) Bilgisayar Kullanımı (Computer Use) Diğer Uygulamalar Ödevlerin hazırlanmasında bilgisayardan yararlanılmalidir. Computer should be used in the preparation of homework. (Other Activities) Başarı Değerlendirme Faaliyetler Adedi* Sistemi (Activities) (Quantity) Yıl İçi Sınavları 2 (Assessment Criteria) (Midterm Exams) Kısa Sınavlar (Quizzes) Ödevler 5 (Homework) Projeler (Projects) Dönem Ödevi/Projesi (Term Paper/Project) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı 1 (Final Exam) *Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur. Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) % 40 (40 %) % 20 (20 %) % 40 (40 %)

3 DERS PLANI Hafta Konular Dersin Çıktıları 1 Fonksiyon ve parametre optimizasyonuna giris 1 2 Yapisal optimizasyonda klasik yontemler 1 3 Lineer programlama 2 4 Kisitsiz optimizasyon 2 5 Kisitli optimizasyon 2 6 Kisitli optimizasyon ve uygulamalari 2 7 Ayrik yapisal sistemlerin optimum tasarimi 3 8 Ayrik yapisal sistemlerin optimum tasarimi ve uygulamalari 3 9 Surekli yapisal elemanlarin formulasyonu 3, 4 10 Surekli yapisal elemanlarin formulasyonu 3, 4 11 Sensitivite analizi 4 12 Homojenizasyon yontemi 4 13 Boyut sekil ve topoloji optimizasyonuna giris 4 14 Katilik, dayanim, burkulma ve dinamik davranis kriterleri altinda optimum malzeme dagilimi 4 COURSE PLAN Weeks Topics Course Outcomes 1 Introduction to function and parameter optimization 1 2 Classical tools in structural optimization 1 3 Linear programming 2 4 Unconstrained optimization 2 5 Constrained optimization 2 6 Constrained optimization with applications 2 7 Optimal design of discrete structural systems 3 8 Optimal design of discrete structural systems with examples 3 9 Formulation of continuous structural elements 3, 4 10 Formulation of continuous structural elements 4 11 Sensitivity analysis 4 12 Homogenization method 4 13 Introduction to size, shape and topology optimization problems 4 14 Optimal material distribution and layout, design for criteria of stiffness, strenght, buckling and dynamic response. 4

4 Dersin Katı Cisimlerin Mekaniği Programıyla İlişkisi Programın mezuna kazandıracağı bilgi, beceri ve yetkinlikler (programa ait çıktılar) i ii iii iv v vi vii viii ix x xi xii Lisans düzeyi yeterliliklerine dayalı olarak, makina tasarımı alanında bilgilerini uzmanlık düzeyinde geliştirebilme ve derinleştirebilme(bilgi). Katı cisim mekaniğinin ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrayabilme, bu alanda edindiği uzmanlık düzeyindeki kuramsal ve uygulamalı bilgileri farklı disiplin alanlarından ve özellikle biyomühendislikten gelen bilgilerle bütünleştirerek kullanabilme, yorumlayabilme ve yeni bilgiler oluşturabilme (bilgi ve beceri). Makina tasarımında karşılaşılan sorunları araştırma yöntemlerini kullanarak çözümleyebilme, bu alandaki uygulamalarda karşılaşılan ve öngörülemeyen karmaşık sorunların çözümü için yeni stratejik yaklaşımlar geliştirebilme ve sorumluluk alarak çözüm üretebilme (beceri). Katı cisim mekaniğinde uzmanlık gerektiren bir çalışmayı bağımsız olarak yürütebilme (Bağımsız çalışabilme, öğrenme ve sorumluluk alabilme yetkinliği). Bu alandaki sorunların çözümlenmesinin gerektiği ortamlarda liderlik yapabilme ve edindiği uzmanlık düzeyindeki bilgi ve becerileri eleştirel bir yaklaşımla değerlendirebilme ve öğrenmesini yönlendirebilme (Bağımsız çalışabilme, öğrenme ve sorumluluk alabilme yetkinliği). Mekanik tasarımdaki güncel gelişmeleri ve kendi çalışmalarını, nicel ve nitel veriler ile destekleyerek, alanındaki ve alanı dışındaki gruplara, yazılı, sözlü ve görsel olarak sistemli biçimde aktarabilme, sosyal ilişkileri ve bu ilişkileri yönlendiren normları eleştirel bir bakış açısı ile inceleyebilme, geliştirebilme ve gerektiğinde değiştirmek üzere harekete geçebilme. (İletişim ve sosyal yetkinlik). Bir yabancı dili en az Avrupa Dil Portföyü B2 genel düzeyinde kullanarak sözlü ve yazılı iletişim kurabilmek (İletişim ve sosyal yetkinlik). Ticari yazılım kullanımı ve program yazılımı becerilerini kazanma (İletişim ve sosyal yetkinlik). Makina tasarımı ve biyomekanik konularında verilerin toplanması, yorumlanması, uygulanması ve duyurulması aşamalarında toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik değerleri gözeterek denetleyebilme ve bu değerleri öğretebilme (Alana özgü yetkinlik). Katı cisimlerin mekaniği ile ilgili konularda strateji, politika ve uygulama planları geliştirebilme ve elde edilen sonuçları, kalite süreçleri çerçevesinde değerlendirebilme (Alana özgü yetkinlik). Katı cisimlerin mekaniği konusunda özümsedikleri bilgiyi, problem çözme ve/veya uygulama becerilerini, disiplinlerarası çalışmalarda ve özellikle biyomühendislik alanında kullanabilme (Alana özgü yetkinlik). Kendi çalışmalarını, alanındaki uluslararası platformlarda, yazılı, sözlü ve/veya görsel olarak aktarabilme (Alana özgü yetkinlik). Katkı Seviyesi (1: Az, 2. Kısmi, 3. Tam)

5 Relationship Between Course and Solid Mechanics Curriculum Program outcomes Developing and intensifying knowledge in the area of mechine design, i based upon the competency in the undergraduate level (knowledge). Grasping the inter-disciplinary interaction related to solid mechanics related area, the ability to interprete and to form new types of knowledge by combining the knowledge from the expert-level theoretical and ii practical knowledge acquired in te area and the knowledge from various other disciplines, particularly from the bioengineering (knowledge and skill). Solving the problems faced in machine design area by making use of the research methods, the ability to develope new strategic approaches to iii solve the unforeseen and complex problems arising in the practical processes of one's area and coming up with solutions while taking responsibility. The ability to carry out a specialistic study related to solid mechanics area iv independently (competence to work independently and take responsibility). Fulfilling the leader role in the environments where solutions are sought for the problems related to the area and assessing the specialistic v knowledge and skill gained through the study with a critical view and directing one's own learning process (competence to work independently, learning competence and take responsibility). Systematically transferring the current developments in the area of mechanical system design and one's own work to other groups in and out of the area; in written, oral and visual forms, ability to see and develope vi social relationships and the norms directing these relationships with a critical look and the ability to take action to change these when necessary (Communication and Social Competency). Proficiency in a foreign language-at least European Language Portfolio B2 vii Level-and establishing written and oral communication with that language (Communication and Social Competency). Using the computer software together with the information and viii communication technologies efficiently and according to the needs of the area (Communication and Social Competency). Paying regard to social, scientific, cultural and ethical values during the collecting, interpreting, practicing and announcing processes of the area ix related data and the ability to teach these values to others (Area Specific Competency). Developing strategy, policy and application plans concerning the subjects related to the solid mechanics area and the ability to evaluate the end x results of these plans within the frame of quality processes (Area Specific Competency). Using the knowledge and the skills for problem solving and/or application xi (which are processed within the solid mechanics area) in inter-disciplinary studies, particularly in bioengineering area (Area Specific Competency). In the programs with thesis, the ability to present one's own work within xii the international environments orally, visually and in written forms (Area Specific Competency). (1: Little, 2. Partial, 3. Full) Level of Contribution Düzenleyen (Prepared by) Doç.Dr. Erol Senocak Tarih (Date) İmza (Signature)

6 DERS YÜKÜ HESAPLAMA FORMU Dersin Kodu MAK617E Dersin Adı Structural Optimization Dersin Dili Ingilizce Dersin Kredisi 3(3+0+0) Dersin ECTS Kredisi 7,5 Hafta TOPLAM Saat Kazanılan Beceri I I II II II II III III III, IV III, IV IV IV IV IV (Çıktılar) Haftalık Ders Laboratuar Uygulama Dersle ilgili Sınıf dışı Etkinlikler Sınavlar ve Sınava Hazırlık ,5 8 56,5 Toplam Saat , ,5 Ders Değerlendirme 2 adet ara sınav (%40), 5 adet ödev (%20), Final sınavı (%40) Sistemi Ders Çıktıları Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenci; i. Lineer ve non-lineer programlama, ii. Kısıtsız ve kısıtlı optimizasyon problemlerinin çözümü iii. Ayrık yapısal sistemlerin optimum tasarımı iv. Sürekli yapısal elemanların optimum tasarımı konularında ileri düzey bilgiler edinip, mühendislik problemlerinde kullanabilme becerisi kazanacaktır. Tarih Formu Hazırlayan Formu Onaylayan Doç.Dr. Erol Şenocak