Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин

Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин

Завiдувач кафедри

Ткачук Микола Анатолійович

Про кафедру

Кафедра отримала свою нинішню назву в 1920 році після злиття Жіночого політехнічного інституту з Харківським технологічним, а з 1991 року стала називатися «Теорія механізмів, машин і роботів». При вивченні архівів НТУ «ХПI» був знайдений штатний розклад Харківського механіко-машинобудівного інституту (ХММI) за 1937 рік, де кафедра ТММ уже тоді була виділена окремим рядком як самостійний підрозділ ХММI. Це дає нам можливість цілком обґрунтовано впевнено cnверджувати, що рік створення кафедри ТММ – 1920, хоча курс теорії механізмів і машин читався в університеті (починаючи із другого курсу), від дня його заснування. З 2005 кафедра отримала сучасну назву «Теорія i системи автоматизованого проектування механізмів і машин». Із січня 2003 року кафедру очолює доктор технічних наук, професор Микола Анатолійович Ткачук – фахівець в галузі машинознавства, комп’ютерного моделювання, динаміки і міцності машин, систем автоматизованого проектування і дослідження складних і надскладних механічних систем. На кафедрі працюють 3 професори, 2 доктори наук, 5 кандидатів наук, навчаються 6 аспірантів і готуються 6 здобувачів ступеня кандидат і доктор наук. В 2004 році було почато навчання за фахом 6.050101 «Інформаційні технології проектування», спеціалізація «Комп’ютерне моделювання механічних систем». Випускники даної спеціальності мають глибоку універсальну й фундаментальну загально інженерну підготовку в поєднанні з відмінним володінням комп’ютерними методами моделювання об’єктів дослідження. Фахівці, які мають можливість за допомогою сучасних програмних комплексів оцінити характеристики конструкцій на різних етапах їхнього життєвого циклу, становлять потенційну технічну еліту. В 2005 році на кафедрі була створена тематична редколегія «Вісника Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут»» за напрямом «Машинознавство і САПР». Дане видання включене в перелік спеціалізованих видань ВАК України й виходить серіями, що відбиває наукові напрямки діяльності вчених університету й потенційних здобувачів учених ступенів і звань. У збірнику представлені результати досліджень кінематики, динаміки, напруженно-деформированного стану елементів сучасних машин, а також методи, моделі й системи їх автоматизованого проектування. Він призначений для викладачів, наукових співробітників, фахівців.

Науковi напрямки

Напрямки наукової діяльності кафедри наступні:

  • теоретичні основи комп’ютерного моделювання фізико-механічних процесів у складних і надскладних механічних системах;
  • теоретичні основи аналізу і синтезу елементів механізмів та машин;
  • розробка спеціалізованих програмно-модельних комплексів і моделей САПР для дослідження основних і найбільш навантажених елементів машин, приладів і апаратів;
    дослідження складних біомеханічних систем (сегменти хребетного стовпа з ендопротезами, моделювання ортезів шийного відділу хребта, моделювання операцій протезування суглобів із застосуванням металокерамічних протезів);
  • розрахунок зубчастих передач і методів геометричного синтезу складних зачеплень;
    моделювання реакцій на різні види статичних, динамічних і імпульсних впливів елементів транспортних засобів спеціального призначення;
  • дослідження напруженно-деформованного стану рам тепловозів при дії тягових, вагових і динамічних сил;
    моделювання напруженно-деформованного стану елементів вітро-енергетических установок великої потужності;
  • моделювання динаміки й напруженно-деформованного стану вибивних інерційних машин з дебалансным приводом;
  • аналіз і синтез мостових кранів-перевантажувачів;
  • дослідження напруженно-деформованного стану елементів технологічного оснащення (штампи, прес-форми, верстатні пристосування));
  • теоретичні основи кластерних комп’ютерних технологій для моделювання фізико-механічних процесів;
    розв’язання прикладних завдань по замовленнях промислових підприємств, вітчизняних і закордонних фірм.

Для впровадження найсучасніших комп’ютерних технологій проектування, виготовлення й дослідження елементів механізмів і машин у науково-дослідну й навчальну діяльність на кафедрі діє центр «Тензор». У своїй діяльності центр «Тензор» спирається в першу чергу на фундаментальний науковий підхід до процесу навчання фахівців нової генерації. У нього змішане (бюджетне й комерційне) фінансування. Безперервність його діяльності визначається безперервністю навчального процесу по підготовці фахівців в області «Інформаційні технології проектування» за спеціалізацією «Комп’ютерні технології моделювання механічних систем». Науково-дослідна діяльність включає виконання бюджетних тем, господарських договорів і грантів. В основу діяльності центра покладені власні теоретичні розробки, зокрема, узагальнений параметричний підхід до проектування, дослідження та виготовленню складних і надскладних механічних систем. Центр має ліцензійні версії систем Pro/ENGINEER, Pro/MECHANICA, ANSYS, WinMachine, Компас, Inventor. Більше того, у центрі встановлена перша в Україні комерційна ліцензійна версія системи LS-DYNA. Як апаратне забезпечення використовується система двухпроцесорних станцій, а також обчислювальний кластер. Центр відносно самостійний, не є частиною якої-небудь фірми й не пропагуює конкретний програмний продукт. Роботу центра забезпечує великий науково-педагогічний колектив: доктори й кандидати наук, професори й доценти, і, що найважливіше, аспіранти, які становлять перспективу центра. На основі досвіду успішного виконання  десятків науково-дослідних проектів і педагогічної практики розроблена концепція розвитку центра «Тензор» у науково-освітній центр комп’ютерних технологій.
Основні цілі діяльності центру «Тензор»:

  1.  Підготовка й перепідготовка фахівців з інформаційних технологій проектування;
  2.  Проведення наукових досліджень з оптимального проектування елементів машинобудівних конструкцій на основі глибокого аналізу фізико-механічних процесів;
  3.  «Ліцензійне» забезпечення вітчизняних розробок по напрямку CAD/CAM/CAE/PDM: у центрі розгорнуті ліцензійні версії систем Pro/ENGINEER, ANSYS, Pro/Mechanica, Inventor, WinMachine, КОМПАС, LSDYNA-3D;
  4.  Формування потужного, ударного «кулака» вчених (професорів, викладачів, наукових співробітників, аспірантів, інженерів) для рішення актуальних, важливих і масштабних завдань в оперативному й надоперативному режимі;
  5.  Створення потужних обчислювальних ресурсів для дослідження складних і надскладних систем. У центрі розгорнуто комплекс двохпроцесорних комп’ютерних станцій на базі процесорів Intel Pentium, Intel Xeon, Intel Core/Core2Duo/CoreQuad, AMD Athlon MP, Athlon 64, Athlon 64 X2, Opteron з розміром оперативної пам’яті 2-4 Гб і дисковим місцем 0,5-2 Тб кожна. Створено 10-вузловий комп’ютерний кластер «Політехнік-125» з розміром оперативної пам’яті 14 Гб, дисковим робочим місцем 5 Тб. У результаті можливе розв’язання таких складних завдань, які фізично просто «не по зубах» рядовим комп’ютерам. Крім того, створені унікальні розрахунково-експериментальний метод і розрахунково-експериментальна установка, що поєднують метод скінчених елементів і голографічної інтерферометрії;
  6.  Розроблена технологія узагальненого параметричного опису елементів складних і надскладних механічних систем, що становить наукову базу створюваних спеціалізованих інтегрованих систем автоматизованого проектування, дослідження й виготовлення;
  7.  Центр «Тензор» є тим хвилерізом, що може прийняти на себе перший шквал досліджень;
  8.  Центр, який «не продає» ту або іншу систему САПР, об’єктивно зацікавлений у порівняльному аналізі можливостей, переваг і недоліків цих систем;
  9.  Центр є банком проектів, який поповнюється у процесі виконання, а також концентратором і носієм баз знань у різних галузях дослідження фізико-механічних процесів у складних і надскладних механічних системах;
  10.  Центр є чудовим «вікном» за рубіж: існуючи в стінах НТУ «ХПІ», він може на пільгових умовах здобувати ліцензійні версії різних програмних продуктів, істотно полегшуючи вантаж витрат вітчизняних підприємств;
  11.  Науковий, дослідницький і навчальний центр «Тензор» являє собою один з оптимальних варіантів одержання послуг вітчизняними підприємствами «у складчину, на виплат й зі знижкою»;
  12.  Центр має величезний досвід успішного виконання кількох десятків науково-дослідних проектів за замовленням міністерств, підприємств і міжнародних організацій.

Приклади успішних проектів: за замовленням ХТЗ проводяться дослідження корпусних елементів багатоцільових тягачів МТ-ЛБ, елементів систем охолодження ДВС; для ДП «Завод ім. Малишева» розраховувалися елементи трансмісій, ливарних форм для виготовлення складнопрофільних фрагментів радіаторів; у рамках гранта №1064 Науково-технологічного центра в Україні  досліджувалися густоперфоровані пластини й оболонки, елементи технологічного забезпечення, елементи індивідуального захисту, плити з Т-видними пазами, прес-форми,  ендопротези; за замовленням ВАТ «ГСКТІ» проведені дослідження зварених рам вітрових корпусів енергоустановок; для заводу «Світло шахтаря» досліджені елементи шахтних конвеєрів.Адреса центру: http://tensor.org.ua/

Випускаючi спецiaльностi та спеціалізації
  • Інформаційні технології проектування