Таланов М.Р.

Формирование образовательных
программ в рамках ЦНИО
"Центр перспективных конструкций,
производственных технологий и
материалов Сколтех"
проф., д.т.н. Ушаков А.Е.
Таланов М.Р.
г. Дубна,
3-4 октября 2013
Члены Консорциума «Перспективные Материалы и
Технологии»
Technical University of Berlin
Catholic University of Leuven
Структура ЦНИО "Центр перспективных конструкций,
производственных технологий и материалов Сколтех"
Университетпартнер 2
Консорциум
промышленности
СколТех
Университетпартнер 1
Консорциум
университетов
Начальник
центра
Рабочая
группа
Научный руководитель
(внедрение инноваций)
Университетпартнер …
Заместитель начальника
Заместитель начальника
(Научно-Исследовательское
направление)
Управляющий
(коммерция)
Управляющий
(лаборатории)
Директор
лаборатории
№1
Директор
лаборатории
№2
Директор
лаборатории
№3
(Образовательные программы)
Директор
лаборатории
№4
Директор
лаборатории
№5
Помощник по
административной
части
Директор
лаборатории
№6
Директор
лаборатории
№7
Лаборатории ЦНИО
1. Лаборатория по исследованию систем армирующих
наполнителей и связующих КМ
2. Лаборатория по исследованию механики материалов
3. Лаборатория неразрушающего контроля
4. Лаборатория по проектированию конструкций и проведению
испытаний
5. Лаборатория по математическому моделированию конструкций
и технологий их производства
6. Лаборатория многофункциональных материалов и конструкций
7. Лаборатория по разработке автоматизированных технологий
производства и внедрения их в промышленность
Особенности
лабораторий
 Выполнение мультидисциплинарных исследований;
 Проведение испытаний на уникальном оборудовании
на территории РФ;
 Использование уникального оборудования как для
исследований, так и для образовательных программ.
Формирование учебных программ Сколтех
 Магистратура;
 2 года
 Аспирантура;
 2 года Дейтонский Университет
 3 года Дельфтский Университет
 4 года Католический Университет Лёвена
 Программы по подготовке специалистов;
 Программы повышения квалификации специалистов;
 Летние курсы.
Формирование учебных программ: совместное
предложение Берлинского Технологического
Университета, Католического Университета Лёвена и
Института Физики Прочности и Материаловедения
 Предлагаемые программы разработаны с учетом высокой
потребности Российской индустрии в формировании
устойчивого научно-технического задела в обеспечение
роста доли применения ПКМ в различных отраслях
промышленности:
 Магистерская программа по направлению
“Передовые ПКМ: материалы и их свойства,
конструктивные решения, технологии
производства и методики моделирования”;
 Летние курсы по повышению квалификации;
 Учебные курсы по подготовке исследовательских
кадров, идентичные курсам европейской
программы “Marie Curie Actions”.
Формирование учебных программ: Магистерская
программа “Передовые ПКМ: материалы и их свойства,
конструктивные решения, технологии производства и
методики моделирования”
 Программа делится на 2 модуля по 1 году на каждый:
 Теория композиционных материалов – прикладной
характер с уклоном на фундаментальные основы
механики материалов;
 Компьютерное моделирование ПКМ – обучение,
совмещенное с выполнением прорывных
исследовательских проектов промышленного
назначения;
 Возможность прохождения стандартной двухгодичной
программы;
 Возможность прохождения каждого модуля по отдельности.
Формирование учебных программ: Магистерская
программа “Передовые ПКМ: материалы и их свойства,
конструктивные решения, технологии производства и
методики моделирования”
Раздел
 Модуль №1: Теория
композиционных
материалов
Содержание
•
Вводный курс: современное применение композитов
Волокна и матрицы
Микромеханика
волоконных
армирующих
систем:
однонаправленные длинные волокна, короткие волокна,
расположенные в случайном порядке
Процессы развития повреждений в ПКМ
Методы изготовления ПКМ и схемы армирования
Механические испытания ПКМ
Воздействие на окружающую среду, переработка и жизненный
цикл
Систематическое детальное описание технологий изготовления
ПКМ в дополнение к разделу о теории.
Систематическое детальное описание текстильных схем
армирования в дополнение к разделу о теории.
Общие положения
Методика
включений
применительно
к
случайной
и
текстильной схеме армирования
-Асимптотическое усреднение и конечные элементы
Классическая теория слоистых композитов
Математические модели изготовления, формования и пропитки
ПКМ
Математические модели механических свойств композитов на
уровне ячеек периодичности
Анализ напряжений и прочности композитных конструкций
•
•
•
Нано-модифицированные ПКМ
ПКМ на основе био-волокон
Анализ жизненного цикла и воздействия на окружающую среду
3
3
•
•
•
1.1
Теория композиционных
материалов
1.2
Технологии изготовления ПКМ
1.3
Текстильные системы
армирования
1.4
Механика и повреждения
неоднородных сред
1.5
Математическое моделирование
ПКМ
Учебные
баллы
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1.6
Последние достижения в
области ПКМ
1.7
Занятия в лабораториях и
компьютерных классах
•
Дополнение к курсам по изготовлению,
определению свойств композитов
1.8
Курсовая работа
•
Темы на выбор
испытаниям
и
6
3
3
3
3
6
30
Формирование учебных программ: Магистерская
программа “Передовые ПКМ: материалы и их свойства,
конструктивные решения, технологии производства и
методики моделирования”
 Модуль №2:
Компьютерное
моделирование ПКМ
 Программа одобрена
ассоциацией NAFEMS
 Выдача диплома
магистра по
окончании обучения
Содержание
Раздел
•
•
•
•
2.1
Математические методы
компьютерного моделирования
2.2
Механика/динамика конструкций •
2.3
•
•
•
•
•
•
2.4
2.5
Методы моделирования
Моделирование технологических
процессов
•
•
•
Мультифизическое и
•
мультидисциплинарное
•
моделирование
•
•
•
2.6
Технологии CAE
2.7
Механика материалов и
усталость
•
•
•
•
•
•
•
Вычислительная математика
Оптимизация
Стохастика
Статистический и динамический анализ конструкций,
недетеринированный анализ и испытания
Коробление и нестабильность; усталость и механика
разрушения
Конструктивные коды, нормативы и стандарты
Метод Конечных Элементов
Многотельные системы (твердые и упругие)
Метод конечных объемов
Методики оптимизации
Моделирование технологий формования (штамповка, ковка,
пресс-формование)
Моделирование технологий производства и сборки
Моделирование систем производства и обработки
Расчетная гидродинамика
Теплообмен
Акустика
Электрические и магнитные поля
Методы мультифизического моделирования
Управление
моделированием,
Управление
данными
жизненного цикла изделия
Обеспечение качества, верификация и валидация
Методы прогнозирования
Альбомы по программному обеспечению
Промышленные базы данных
Моделирование свойств материалов (пластично-упругие,
вязкоупругие;
Материалы армированные волокнами и
частицами; почва)
Нелинейное моделирование (усадка, крупные деформации,
ударные повреждения и разрушения; контакты и трения)
Усталость
Учебные
баллы
6
8
10
8
12
12
8
64
Формирование учебных программ: Летние курсы
 Продолжительность: 5 дней;
 Теоретические основы компьютерного
моделирования;
 Использование программного обеспечения;
 Экспериментальные методы определения
базовых характеристик материалов и систем;
 Практические занятия;
 Выдача конспектов по читаемым лекциям;
 Выдача сертификата о прохождении курсов.
Семинар «текстильные композиты» в Сколтехе
26-27 августа 2013
Формирование учебных программ:
Темы летних курсов

Методы частиц в материаловедении – теоритические основы и
использование программного обеспечения

Метод подвижных клеточных автоматов (MCA)

Применение метода конечных элементов для оптимизации расчета
геометрически нелинейных деформаций

Метод уменьшения размерности (MRD)

Структурный анализ, структурная динамика

Методы экспериментального определения расчетных значений материала

Методы экспериментального определения расчетных значений
поверхностей и областей соединений

Методики экспериментального анализа методом нормальных волн

Программное обеспечение: Movable Cellular Automata (MCA), Finite Element
Method (FEM), Boundary Element Method (BEM), xTribo-Viscoelastic
Формирование учебных программ:
Профессорский состав
 проф. Степан Ломов (Католический Университет Лёвена)
 проф. Лариса Горбатых (Католический Университет Лёвена)
 проф. Валентин Попов (Берлинский Технический Университет)
 Prof. Dr. Manfred Zehn (Берлинский Технический Университет)
 Dr. Dragan Marinkovic (Берлинский Технический Университет)
 проф. Сергей Псахье (Институт Физики Прочности и Материаловедения)
 проф. Евгений Шилько (Институт Физики Прочности и Материаловедения)
 Dipl.-Ing. Roman Pohrt (Берлинский Технологический Университет, Германия)
 Dipl.-Ing. Johannes Thaten (компания xTribo GmbH, Германия)
Формирование учебных программ: предложение
Дейтонского университета
 Программы высшего образования - предназначены для
будущих специалистов и сотрудников компаний на уровне
бакалавриата, магистратуры и аспирантуры. Такие
программы проводятся в традиционной форме в
университетах.
 Программы повышения квалификации специалистов предназначены для повышения квалификации
специалистов в определенных компетенциях, таких как
сертификация композитных конструкций, осмотры, ремонт.
Такие программы проводятся в форме курсов.
 Программы подготовки специалистов - предназначены для
подготовки инженерных кадров для решения конкретных
технических задач, таких как внедрение новой технологии в
производство или подготовка будущих инженерных кадров.
Такие программы обычно проводятся в форме прикладных
занятий, как, например, обучение технологии вакуумной
инфузии связующего в армирующий наполнитель или
прямому управлению процессом производства.
Формирование учебных программ:
Программы высшего образования
Магистратура
 Механика материалов: программа нацелена на обучение студентов
пониманию, разработке и анализу конструкций и систем по таким
областям как двигателестроение, роботизация и возобновляемые
источники энергии;
 Инженерная механика: обучение по данной программе заключается в
поиске решений по улучшению существующих перспективных
конструктивно-технологических решений с целью повышения
безопасности, надежности и экономической эффективности
производимых объектов инфраструктуры;
 Материаловедение: данная программа подойдет для студентов,
заинтересованных в изучении передовых материалов и технологий их
получения. Актуальность настоящей программы подчеркивается
набором ограничений в авиакосмической и энергетической
промышленности, связанным с применением новых материалов;
 минимум 30 академических часов в семестр:
 12 часов обязательных занятий по тематике диплома;
 12 часов занятий на выбор студента;
 6 часов на выполнение дипломной исследовательской работы.
Формирование учебных программ:
Программы высшего образования
Аспирантура (Ph.D.)
 минимум 60 академических часов в семестр:
 30 часов исследовательской работы;
 В т.ч. 6 часов занятий по высшей математике
 30 часов на написание диссертации.
Форма обучения:
 Занятия по предложенным магистерским и аспирантским программам могут
проводиться в Сколтехе, университетах-партнерах или дистанционно.
Формирование учебных программ:
Программы повышения квалификации специалистов
 Предлагаемые курсы предназначены как для поддержки компетенции в
определенной области, так и для получения базовых технических навыков для
решения конкретных прикладных задач в различных областях промышленности.
 Курсы подходят для переподготовки специалистов, имеющих диплом, не
относящийся к композитной отрасли, согласно заранее определенному набору
навыков и знаний, необходимому для работы в композитной отрасли.
 Примеры курсов по повышению квалификации:
 Методики сертификации конструкций из КМ
 Ремонт композитных конструкций
 Переработка отходов
 Методики осмотра композитных конструкций
 Нано-модифицированные композиционные материалы
 Технология вакуумной инжекции связующего в армирующий наполнитель
 и т.д.
Форма обучения:
 Занятия по предложенным курсам могут проводиться в Сколтехе, университетахпартнерах или дистанционно. С учетом специфики курсов по повышению
квалификации, дистанционная форма обучения является наиболее
предпочтительной.
Формирование учебных программ:
Программы подготовки специалистов
 Поддержка компетенции кадров с учетом последних достижений
в отрасли;
 Обучение новым методикам, необходимым для расширения
спектра решаемых технических задач;
 Обеспечение базового базовый набора навыков и знаний,
необходимого для начала работы в композитной отрасли.
 Примеры программ:
 Укладка армирующего наполнителя;
 Отверждение в автоклаве с применением вакуумирования;
 Технология пултрузии;
 Технология вакуумной инфузии;
 Методики сертификации в специализированных областях;
 и т.д.
Форма обучения
 Занятия по предложенным курсам могут проводиться в Сколтехе,
университетах-партнерах или дистанционно. Для проведения
курсов требуется наличие соответствующего технологического
оборудования.
Формирование учебных программ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
 Решение амбициозной задачи обеспечения 100% роста
(например, удвоения от $20-30 млрд. до $50 млрд. в год)
композитной отрасли в 5-летний срок должно проходить
неразрывно с организацией образовательных программ,
которые могли бы обеспечить требуемые темпы развития.
Спасибо за внимание!