Rekenaarmetodes

Fakulteit Ingenieurswese - INGM 224 PAC

Inleiding - Hoe om hierdie studiegids te gebruik

Om hierdie studiegids ten beste te benut is dit eerstens nodig om te verstaan wat die doel daarvan is. Dit bevat nie kernaantekeninge oor die vakinhoud nie. Die doel daarvan is tweeledig, naamlik om

(i) alle reëlings wat nodig is om die kursuseenheid vlot te laat verloop, aan jou deur te gee; en

(ii) ‘n duidelike oorhoofse struktuur vir die kursusinhoud neer te lê sodat jy’n globale indruk van die vakinhoud en die verband tussen leereenhede kan kry, en om leiding te gee in jou leerproses.


Die gids bestaan uit 3 hoofdele, naamlik:

· Hierdie inleidende gedeelte waarin jy bekend gestel word aan die vakgebied en die doelstellings van die kursuseenheid. Dit bevat ook inligting oor die onderrigplan en studieleiding oor hoe jy die leerproses behoort aan te pak.

· ‘n Kursusinligtingskomponent waar sake soos die vakkursuskode en naam, roostergroep, dosent se besonderhede, die literatuurbronne, kontaktye en evaluering gegee word.

· ‘n Studiekomponent waar die struktuur van die kursus, sowel as leereenheiddoelstellings vir elke leereenheid gegee word.





WAT BEHELS REKENAARMETODES?

In die bedryf kry ingenieurs te doen met ‘n verskeidenheid rekenaarsagteware waarmee ingenieursprobleme opgelos kan word. Die doel van hierdie kursus is om die leerder bloot te stel aan verskeie soorte rekenaarpakkette waarmee hy/sy te doen gaan kry in modules in opvolgende studiejare, asook in die bedryf eendag. Hierdie module lewer ook ‘n ondersteuningsfunksie vir modules in die derde en vierde studiejare waar hierdie vaardighede en kennis benodig word.


ONDERRIGPLAN

Hierdie module bestaan uit 2 dele:

Deel 1: EES

Deel 2: Patran/Nastran



LESINGS

· Lesings sal gehou word waartydens die dosent die teoretiese en praktiese aspekte van die vakgebied aan die student bekend sal stel, en aan die hand van praktiese probleme sal verduidelik hoe die sagteware funksioneer.


· Jy, as student, behoort hierdie geleenthede as ‘n oop gesprek tussen jouself en die dosent te sien waar jy die kennis en ondervinding van die dosent ten volle kan tap.


· Jy word dus vriendelik uitgenooi om soveel moontlik vrae te vra en seker te maak dat jy elke punt wat gedurende die lesing gemaak word, goed verstaan. Gedurende hierdie geleenthede is jou vrae immers ook die enigste maatstaf wat die dosent het om jou begrip te evalueer en indien nodig, weer sekere aspekte te verduidelik.


SELFSTUDIE

· Die kursus is van so ‘n aard dat selfstudie die enigste manier is waarop studente gaan leer hoe die verskillende sagtewarepakkette werk.


· Daar sal van jou verwag word om in jou eie tyd nuwe werk verder te bestudeer en te bemeester.


· Daar word voorgestel dat jy vir elke vak een aand per week opsysit en so al die nuwe werk van die vorige week bemeester.


TUTORIAALKLASSE

· Tydens tutoriaalgeleenthede kan studente self werk met die onderskeie sagteware en/of die dosent kan vra oor aspekte wat hulle nie verstaan nie.


· Hier sal jy geleentheid hê om in die teenwoordigheid van die dosent aan die voorgestelde probleme te werk.


WERKOPDRAGTE

· Die werkopdragte bestaan uit rekenaarsimulasies wat die inhoud van die leereenhede dek. Daar sal hoofwerkopdragte wees (een vir elke deel van die vak) wat dien as assesseringsgeleentheid. ʼn Subminimum van 50% moet vir alle werkopdragte behaal word. As een van die hoofwerkopdragte nie geslaag word nie, sal jy nie die module slaag nie, asook nie eksamentoelating verwerf nie.


· Die punte wat jy vir hierdie werkopdragte behaal, sal deel vorm van jou semesterpunt (Vergelyk die uiteensetting van die berekening van die finale punt in die kursusinligtinggedeelte).


GEBRUIK VAN SAKREKENAARS GEDURENDE EVALUERINGSGELEENTHEDE

Die volgende beleid ten opsigte van die gebruik van sakrekenaars sal streng tydens alle toetse en eksamens in die Fakulteit Ingenieurswese toegepas word:


· Die volgende spesifieke sakrekenaarmodelle mag sonder enige verdere spesiale reëlings tydens toetse en eksamens gebruik word: HP 32 S II, Citizen SRP‑175, Sharp EL 531 LH, EL 556 G, EL 506 R, EL 556 l, EL 531 P, EL 531 GH, EL 532, EL 532 H, Casio FX 82 LB, FX 82 TL, FX 82 super, FX 82 W, 5.FX 82 SX, FX 82 D, CEDAR SC 502.


· Toestemming sal slegs in uitsonderlike gevalle verleen word om ander sakrekenaarmodelle te gebruik. Aansoek hiervoor moet twee (2) weke voor die toets of eksamen by die dekaan ingedien word. In sulke gevalle sal maatreëls in plek geplaas word om die geheue van die rekenaar skoon te maak voordat dit in die eksamenlokaal ingeneem mag word. Die student moet ook op die antwoordstel aandui watter rekenaar met toestemming gebruik is en of die geheue wel vooraf skoongemaak is. Die student moet hierdie inligting in die vorm van ‘n verklaring skryf en beide die student en die toesighouer moet dit onderteken.

Alle sukses word jou in hierdie module toegewens!


Addisionele Inligting

Bronne


Hierdie kursus se voorgeskrewe bronne is die gebruikershandleiding van die sagteware. Alle dokumente word in pdf−formaat saam met die sagteware aan die student verskaf. Geen handboeke hoef aangeskaf te word nie.


· EES User Manual, Beskikbaar op e-fundi.


Module uitkomstes


Aan die einde van hierdie module moet jy in staat wees om

1. EES vaardig en sonder leiding te bedryf om probleme selfstandig te kan oplos; en

2. Patran/Nastran vaardig en sonder leiding te bedryf om probleme selfstandig te kan oplos.


ECSA uittreevlak-uitkomste (UU)


Die volgende is ʼn uittreksel van uittreevlak-uitkomste (UU) deur ECSA beskryf:

Uitkomste word op drie verskillede vlakke aangebied:

Vlak 1: Inleidend (Basiese vlak)

Vlak 2: Ontwikkeling (Intermediêre-vlak)

Vlak 3: Bevoegdheid (Uittree-vlak)

Waar Vlak 3 gelykstaande aan 'n ECSA-uittreevlak-uitkoms is.

Uitkomsvlakke


Vlak 1: Inleidend


Module-uitkomste aangebied op vlak 1 sluit tipies in voorbeelde van probleme waarin die uitkomste van die module gedemonstreer is. Geen moderator of formele assesering van die uitkomste word verlang nie.


Vlak 2: Ontwikkeling

UU aangebied op vlak 2 sluit tipies in probleme (wat deur die student opgelos moet word), waar die dosent leiding verskaf of waar die probleem gedeeltelik opgelos is (Verminderde omvang). Geen moderator is nodig nie, maar 'n formele assessering van die voltooiing van die UU-ontwikkeling word vereis. Dit sluit in 'n sub-minimum vereiste (40%) gekoppel aan die formele assessering van die UU waar die student skriftelik eksamen geweier word indien die werkstuk / toets, waar die UU ontwikkeling getoets word, versuim om te voldoen aan die sub-minimum.



E-02-PE UU ontwikkel op hierdie vlak word gemerk volgens 'n merkstaat waar die spesifieke UU geëvalueer word volgens die definisie in ECSA-dokument E-02-PE; dit wil sê, het die student gedemonstreer dat die vereiste UU vir die module voldoende ontwikkel is?


Vlak 3: Bekwaamheid


UU wat op hierdie vlak aangebied word, sluit tipies probleme in (wat deur die student opgelos moet word) met minimale leiding van die dosent. 'n Eksterne moderator is nodig om te bepaal of die student sy / haar bekwaamheid in die betrokke UU bewys het.


As die eksterne of interne eksaminator / moderator voel dat die student in gebreke gebly het om bevoegdheid te bewys, word die student toegang tot die eksamen van die module geweier.


UU ontwikkel op hierdie vlak word gemerk en gemodereer volgens 'n merklys waar die spesifieke UU geëvalueer word volgens die definisie in ECSA-dokument E-02-PE PE; dit wil sê: het die student getoon dat die vereiste UU vir die module tot op so 'n stadium ontwikkel is dat vaardigheid in die spesifieke UU gedemonstreer word?

1 EES (ENGINEERING EQUATION SOLVER)

Doelstellings

Om die termovloei-sagteware EES te kan verstaan en gebruik om ingenieursprobleme op te los. Die student moet gemaklik voel met die gebruik van die sagteware, aangesien hy/sy dit gaan gebruik in modules in die volgende studiejare.


EES se installasielêer kan afgelaai word by http://143.160.13.202:90/Programme.html (skakel sal slegs op NWU Potchefstroomkampus werk). Hierdie weergawe van EES kan gerus ook tuis geïnstalleer en gebruik word. EES kan ook kampuswyd in rekenaarlokale gebruik word.


Inhoud


· Inleidende beginsels

· Formateringsreëls

· EES−skerm, opsielys-uitlegte (menus)

· Parametriese tabel en grafieke

· Wenke vir die gebruik van EES

· Ingeboude funksies

· Funksies, prosedures

· If-then-else−, Go-to−, Repeat-until−stellings

· Modules en subprogramme

· Opsoek (Lookup)−tabel

· Gevorderde eienskappe, insluitend differensieer, interpoleer, lineêre regressie, vektore, matrikse, stringveranderlikes, komplekse veranderlikes

· Dupliseer−stelling

· Kenmerke-stip (Features plot)

· Diagramskerm

· Numeriese metodes in EES – minimeer en maksimeer


Uitkomste

Na afhandeling van hierdie leereenheid moet jy


· die basiese werking van EES verstaan en basiese probleme kan oplos;

· die ingeboude funksies van EES kan verstaan en gebruik om beide vloeier−eienskappe te bepaal, asook wiskundige berekeninge te kan doen;

· eenvoudige programme kan skryf wat gebruik maak van die ingeboude funksies en basiese oplossingstegnieke;

· die beginsel en basiese werking van funksies, prosedures, modules en subprogramme verstaan en kan weergee;

· meer gevorderde programme kan skryf wat van funksies, prosedures, modules en subprogramme gebruik maak; en

· die gebruik van vektore en matrikse in EES verstaan en kan gebruik om gevorderde vloei−uitlegprobleme op te los.


Toets jou kennis


· Kan jy EES gebruik om eenvoudige vloeiprobleme op te los?

· Verstaan jy die wiskundige tegniek wat EES gebruik om antwoorde te genereer?

· Kan jy die basiese uitleg van funksies, prosedures, modules en subprogramme weergee en gebruik?

· Kan jy vektore gebruik binne ‘n module om ‘n aantal antwoorde te genereer

2 PATRAN / NASTRAN

Doelstellings

Jy moet vertroud wees met die Patran−voorverwerker wat gebruik word in die NASTRAN eindige−element-analisesagteware. Jy moet basiese strukturele probleme met Patran kan oplos en die resultate met handberekeninge kan vergelyk.


Patran / Nastran kan afgelaai word vanaf MSC sagteware se webtuiste. Elke student moet self registreer by hierdie webwerf en die bewys van registrasie moet gestuur word aan cp.kloppers@nwu.ac.za. Patran / Nastran kan ook gebruik word in die Meganiese & Kern-ingenieurswesegebou (G15) se rekenaarlokaal.

Inhoud

· Basiese beginsels vir die eindige−elementmetode

· Die PATRAN−voorverwerker

· Die oplossing van ‘n eenvoudige probleem

· Elementtipes: lyn, oppervlakte, solied

· Modelgenerering

· Roostergenerering

· Opstel van randwaardes en beperkings

· Materiale

· Oplossing

· Naverwerking en resultate


Uitkomste

Na afhandeling van hierdie leereenheid moet jy

· die basiese werking van NASTRAN verstaan en basiese probleme kan oplos

· die voorverwerker kan gebruik om 'n probleem te kan oplos;

· probleme kan oplos en toegang tot die resultate kan verkry met behulp van die naverwerker;

· die beperkings van die eindige−elementmetode besef; en

· CAD kan gebruik om modelle vir NASTRAN op te stel.


Toets jou kennis


· Kan jy alle soort probleme self oplos?

· Kan jy jou resultate met handberekeninge verifieer?