Теория и системы автоматизированного проектирования механизмов и машин

Ткачук Николай Анатольевич Заведующий кафедрой

Ткачук Николай Анатольевич

Сайт кафедры

О кафедре

Кафедра получила свое нынешнее название в 1920 году после слияния Женского политехнического института с Харьковским технологическим, а с 1991 года стала называться «Теория механизмов, машин и роботов». При изучении архивов НТУ «ХПИ» было найдено штатное расписание Харьковского механико-машиностроительного института (ХММИ) за 1937 год, где кафедра ТММ уже тогда была выделена отдельной строкой как самостоятельное подразделение ХММИ. Это дает нам возможность вполне обоснованно уверенно утверждать, что год образования кафедры ТММ – 1920, хотя курс теории механизмов и машин читался в университете (начиная со второго курса), со дня его основания. С 2005 кафедра получила современное название «Теория и системы автоматизированного проектирования механизмов и машин». С января 2003 года кафедру возглавляет доктор технических наук, профессор Николай Анатольевич Ткачук – специалист в области машиноведения, компьютерного моделирования, динамики и прочности машин, систем автоматизированного проектирования и исследования сложных и сверхсложных механических систем. На кафедре работают 3 профессора, 2 доктора наук, 5 кандидатов наук, обучаются 6 аспирантов и готовятся 6 соискателей степени кандидат и доктор наук. В 2004 году было начато обучение по специальности 6.050101 «Информационные технологии проектирования», специализация «Компьютерное моделирование механических систем». Выпускники данной специальности имеют глубокую универсальную и фундаментальную общеинженерную подготовку в сочетании с отличным владением компьютерными методами моделирования объектов исследования. Специалисты, которые имеют возможность с помощью современных программных комплексов оценить характеристики конструкций на разных этапах их жизненного цикла, составляют потенциальную техническую элиту. В 2005 году на кафедре была создана тематическая редколегия «Вестника Национального технического университета «Харьковский политехнический институт»» по направлению «Машиноведение и САПР». Данное издание включено в перечень специализированных изданий ВАК Украины и выходит по сериям, отражающим научные направления деятельности ученых университета и потенциальных соискателей ученых степеней и званий. В сборнике представлены результаты исследований кинематики, динамики, напряженно-деформированного состояния элементов современных машин, а также методы, модели и системы их автоматизированного проектирования. Он предназначен для преподавателей, научных сотрудников, специалистов.

Научные направления

  • теоретические основы компьютерного моделирования физико-механических процессов в сложных и сверхсложных механических системах;
  • теоретические основы анализа и синтеза элементов механизмов и машин;
  • разработка специализированных программно-модельных комплексов и моделей САПР для исследования основных и наиболее нагруженных элементов машин, приборов и аппаратов;
  • исследование сложных биомеханических систем (сегменты позвоночного столба с эндопротезами, моделирование ортезов шейного отдела позвоночника, моделирование операций протезирования суставов с применением металло-керамических протезов);
  • расчет зубчатых передач и методов геометрического синтеза сложных зацеплений;
  • моделирование процессов механической и электрохимической деградации материалов;
  • моделирование реакций на различные виды статических, динамических и импульсных воздействий элементов транспортных средств специального назначения;
  • исследование напряженно-деформированного состояния рам тепловозов при действии тяговых, весовых и динамических сил;
  • моделирования напряженно-деформированного состояния элементов ветро-энергетических установок большой мощности;
  • моделирование динамики и напряженно-деформированного состояния выбивных инерционных машин с дебалансным приводом;
  • анализ и синтез мостовых кранов-перегружателей;
  • исследование напряженно-деформированного состояния элементов технологической оснастки (штампы, пресс-формы, станочные приспособления));
    теоретические основы кластерных компьютерных технологий для моделирования физико-механических процессов;
  • решение прикладных задач по заказам промышленных предприятий, отечественных и зарубежных фирм.

Для внедрения самых современных компьютерных технологий проектирования, изготовления и исследования элементов механизмов и машин в научно-исследовательскую и учебную деятельность на кафедре действует центр «Тензор». В своей деятельности центр «Тензор» опирается в первую очередь на фундаментальный научный подход к процессу обучения специалистов новой генерации. У него смешанное (бюджетное и коммерческое) финансирование. Непрерывность его деятельности определяется непрерывностью учебного процесса по подготовке специалистов в области «Информационные технологии проектирования» по специализации «Компьютерные технологии моделирования механических систем». Научно-исследовательская деятельность включает выполнение бюджетных тем, хозяйственных договоров и грантов. В основу деятельности центра положены собственные теоретические разработки, в частности, обобщенный параметрический подход к проектированию, исследованию и изготовлению сложных и сверхсложных механических систем. Центр обладает лицензионными версиями систем Pro/ENGINEER, Pro/MECHANICA, ANSYS, WinMachine, Компас, Inventor. Более того, в центре установлена первая в Украине коммерческая лицензионная версия системы LS-DYNA. В качестве аппаратного обеспечения используется система двухпроцессорных станций, а также вычислительный кластер. Центр относительно самостоятелен, не являясь частью какой-либо фирмы и не пропагандируя конкретный программный продукт. Работу центра обеспечивает большой научно-педагогический коллектив: доктора и кандидаты наук, профессора и доценты, и, что самое важное, аспиранты, которые составляют перспективу центра. На основе опыта успешного выполнения десятков научно-исследовательских проектов и педагогической практики разработана концепция развития центра «Тензор» в научно-образовательный центр компьютерных технологий.
Основные цели деятельности центра «Тензор»:

  1. Подготовка и переподготовка специалистов по информационным технологиям проектирования;
  2. Проведение научных исследований по оптимальному проектированию элементов машиностроительных конструкций на основе глубокого анализа физико-механических процессов;
  3. «Лицензионное» обеспечение отечественных разработок по направлению CAD/CAM/CAE/PDM: в центре развернуты лицензионные версии систем Pro/ENGINEER, ANSYS, Pro/Mechanica, Inventor, WinMachine, КОМПАС, LSDYNA-3D;
  4. Формирование мощного, ударного «кулака» ученых (профессоров, преподавателей, научных сотрудников, аспирантов, инженеров) для решения актуальных, важных и масштабных задач в оперативном и сверх-оперативном режиме;
  5. Создание мощных вычислительных ресурсов для исследования сложных и сверхсложных систем. В центре развернут комплекс двухпроцессорных компьютерных станций на базе процессоров Intel Pentium, Xeon, Core, AMD Athlon MP, Athlon 64, Athlon 64 X2, Opteron с объемом оперативной памяти 2-4 Гб и дисковым пространством 0,5-2 Тб каждая. Создан 10-узловой компьютерный кластер «Политехник-125» с объемом оперативной памяти 14 Гб, дисковым рабочим пространством 5 Тб. В результате возможно решение таких сложных задач, которые физически просто «не по зубам» рядовым компьютерам. Кроме того, созданы уникальные расчетно-экспериментальный метод и расчетно-экспериментальная установка, объединяющие методы конечных элементов и голографической интерферометрии;
  6. Разработана технология обобщенного параметрического описания элементов сложных и сверхсложных механических систем, составляющая научную базу создаваемых специализированных интегрированных систем автоматизированного проектирования, исследования и изготовления;
  7. Центр «Тензор» является тем волнорезом, который может принять на себя первый шквал исследований;
  8. Центр, как «не продающий» ту или иную систему САПР, объективно заинтересован в сравнительном анализе возможностей, преимуществ и недостатков этих систем;
  9. Центр является банком проектов, пополняемым в процессе выполнения, а также концентратором и носителем баз знаний в различных областях исследования физико-механических процессов в сложных и сверхсложных механических системах;
  10. Центр является прекрасным «окном» за рубеж: существуя в стенах НТУ «ХПИ», он может на льготных условиях приобретать лицензионные версии различных программных продуктов, существенно облегчая груз затрат отечественных предприятий;
  11. Научный, исследовательский и учебный центр «Тензор» представляет собой один из оптимальных вариантов получения услуг отечественными предприятиями «в складчину, в рассрочку и со скидкой»;
  12. Центр обладает огромным опытом успешного выполнения нескольких десятков научно-исследовательских проектов по заказам министерств, предприятий и международных организаций.

Примеры успешных проектов: по заказу ХТЗ проводятся исследования корпусных элементов многоцелевых тягачей МТ-ЛБ, элементов систем охлаждения ДВС; для ГП «Завод им. Малышева» рассчитывались элементы трансмиссий, литьевых форм для изготовления сложнопрофильных фрагментов радиаторов; в рамках гранта №1064 Научно-технологического центра в Украине исследовались густоперфорированные пластины и оболочки, элементы технологического обеспечения, элементы индивидуальной защиты, плиты с Т-образными пазами, пресс-формы, эндопротезы; по заказу ОАО «ГСКТИ» проведены исследования сварных рам ветровых корпусов энергоустановок; для завода «Свет шахтера» исследованы элементы шахтных конвейеров.
Адрес центра: http://tensor.org.ua/

Выпускающие специальности и специализации

  • Информационные технологии проектирования