Universidad de Jaén

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Guía docente 2017-18 - 13413013 - Técnicas numéricas y modelado geométrico



TITULACIÓN: Grado en Ingeniería mecánica
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (JAÉN)
CURSO: 2017-18
ASIGNATURA: Técnicas numéricas y modelado geométrico
GUÍA DOCENTE
1. DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA
NOMBRE: Técnicas numéricas y modelado geométrico
CÓDIGO: 13413013 CURSO ACADÉMICO: 2017-18
TIPO: Optativa
Créditos ECTS: 6.0 CURSO: 4 CUATRIMESTRE: PC
WEB: http://dv.ujaen.es/docencia/goto_docencia_crs_433422.html
2. DATOS BÁSICOS DEL PROFESORADO
NOMBRE: MUÑOZ DELGADO, FRANCISCO JAVIER
IMPARTE: Teoría - Prácticas [Profesor responsable]
DEPARTAMENTO: U124 - MATEMÁTICAS
ÁREA: 595 - MATEMÁTICA APLICADA
N. DESPACHO: B3 - 038 E-MAIL: fdelgado@ujaen.es TLF: 953212570
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/58296
URL WEB: -
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8256-531X
NOMBRE: MONTALVO GIL, JUAN MANUEL
IMPARTE: Teoría - Prácticas
DEPARTAMENTO: U113 - INGENIERÍA GRÁFICA, DISEÑO Y PROYECTOS
ÁREA: 305 - EXPRESIÓN GRÁFICA EN LA INGENIERÍA
N. DESPACHO: A3 - A3-213 E-MAIL: jmgil@ujaen.es TLF: 953212822
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/9696
URL WEB: www.ujaen.es
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8466-3976
3. PRERREQUISITOS, CONTEXTO Y RECOMENDACIONES
PRERREQUISITOS:
-
CONTEXTO DENTRO DE LA TITULACIÓN:

En el primer curso, el alumno cursó las asignaturas de Expresión Gráfica y Dibujo Industrial, en las que el alumno adquirió todos los conocimientos y habilidades relacionados con la geometría y la percepción espacial, necesarios para la realización de planos normalizados, utilizando las herramientas de Diseño Asistido por Ordenador. Por otro lado, la asignatura Técnicas de Ingeniería Gráfica Aplicada a la Ingeniería Mecánica, localizada en el tercer curso, viene a añadir el conocimiento de la metodología y procesos del Diseño y la creación de planos específicos de la especialidad.

Sentadas las bases de estas asignaturas básicas en el primer y tercer curso, la asignatura Técnicas numéricas y modelado geométrico viene a aportar los conocimientos necesarios para la utilización de curvas y superficies usualmente empleadas en la industria y su representación y manipulación con ayuda de herramientas informáticas.

La asignatura es optativa del cuarto curso de la titulación, primer cuatrimestre y corresponde con la materia Técnicas Computacionales Avanzadas.

RECOMENDACIONES Y ADAPTACIONES CURRICULARES:

Es muy recomendable que los estudiantes hayan adquirido habilidades mínimas en el manejo cotidiano del computador en lo referente al dominio de la interfaz Windows, gestión de ficheros, acceso a redes locales e internet. La disponibilidad de computador personal en el propio domicilio para la realización de trabajos individuales se hace prácticamente imprescindible.

 

Será también interesante la facilidad de integración del estudiante con el resto de estudiantes en grupos de trabajo para la realización de tareas de tipo colectivo.

El alumnado que presente necesidades específicas de apoyo educativo, lo ha de notificar personalmente al Servicio de Atención y Ayudas al Estudiante para proceder a realizar, en su caso, la adaptación curricular correspondiente.
4. COMPETENCIAS Y RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Código Denominación de la competencia
CB1R Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
CB2R Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
CB3R Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
CB5R Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.
CBB3R Conocimientos básicos sobre el uso y programación de los ordenadores, sistemas operativos, bases de datos y programas informáticos con aplicación en ingeniería.
CBB5R Capacidad de visión espacial y conocimiento de las técnicas de representación gráfica, tanto por métodos tradicionales de geometría métrica y geometría descriptiva, como mediante las aplicaciones de diseño asistido por ordenador.
CC9R Conocimientos básicos de los sistemas de producción y fabricación.
CEM1 Conocimientos y capacidades para aplicar las técnicas de ingeniería gráfica.
CT2 Capacidad para la gestión de la información, manejo y aplicación de las especificaciones técnica y la legislación necesaria para la práctica de la ingeniería.
CT4 Capacidad para aplicar nuevas tecnologías incluidas las tecnologías de la información y la comunicación.
 
Resultados de aprendizaje
Resultado 66 Aplicar los conocimientos adquiridos sobre: técnicas de resolución de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales con elementos finitos y su aplicación a la Mecánica
Resultado 67 Adquirir los conceptos fundamentales de la asignatura y saberlos expresar de forma precisa, oral y escrita
Resultado 68 Construir modelos matemáticos que describan satisfactoriamente situaciones reales
Resultado 69 Manejar el lenguaje matemático, tanto simbólico como formal
Resultado 70 Adquirir capacidad de autoaprendizaje
Resultado 71 Adquirir capacidad de investigación
Resultado 72 Domina los fundamentos y conceptos de la modelización matemática de las curvas y superficies utilizadas habitualmente en la industria.
Resultado 73 Tiene destreza en la utilización del modelado tridimensional de curvas y superficies dentro de aplicaciones de Diseño Asistido por Ordenador.
5. CONTENIDOS

Técnicas numéricas avanzadas. Aplicaciones.
Curvas y Superficies de interpolación: Bézier, B-Spline, NURBS, ¿
Modelado de geometrías tridimensionales y su aplicación industrial.

Los contenidos de la asignatura, tanto teóricos como prácticos, se distribuyen en dos bloques.

Bloque 1.- Métodos numéricos para el desarrollo de curvas y superficies

1.1 Introducción a la Interpolación. Concepto de interpolación. Unisolvencia.

1.2 Interpolación polinomial en una variable. Interpolación lagrangiana: Coeficientes indeterminados, Idea de Newton, Diferencias divididas, Idea de Lagrange. Interpolación de Taylor. Interpolación de Hermite.

1.3 Construcción de curvas paramétricas polinomiales interpoladoras. Elección del parámetro.

1.4 Problemas de convergencia en la interpolación polinomial. Teoremas de Weierstrass y de Faber.

1.5 Funciones Splines. Grado y clase. Interpolación spline. Ejemplos. Base de las funciones splines.

1.6 Interpolación en dos variables. Problemas unisolventes en Pn y Qn,m. Introducción a la interpolación spline en dos variables. Construcción de las funciones de Lagrange

1.7 Aproximación. Concepto de aproximación. Aproximación cuantitativa: Mínimos cuadrados. Aproximación cualitativa: Polinomios de Bernstein. Conservación de la forma.

1.8 B-splines.

1.9 Aproximación de funciones de una variable.

1.10 Aproximación de curvas. Curvas de Bezier. CurvasB-splines.

1.11 Aproximación de funciones de dos variables. Aproximación de superficies. Producto tensorial. Superficies Bezier y B-splines.

1.12 Técnicas de resolución de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales con elementos finitos y su aplicación en Mecánica.

Bloque 2.-  Modelado de geometrías tridimensionales y su aplicación industrial.

2.1 Sistemas CAD 3D paramétrico variacionales. Creación de piezas y ensamblajes.

2.2 Modelos alámbricos espaciales. Geometría espacial en entornos CAD.

2.3 Curvas planas. Curvas espaciales. Curvas Bezier y B-Spline.

2.4 Superficies planas. Caras poligonales. Manipulación de superficies planas.

2.5 Superficies alabeadas: regladas, de barrido, de revolución, delimitadas por curvas, solevadas. Manipulación de superficies alabeadas.

2.6 Mallas tridimensionales generalizadas.

2.7 Modelado de productos industriales constituidos por superficies.

2.8 Elaboración de planos a partir de diseños tridimensionales basados en superficies.

2.9 Aplicaciones I: Discretización de volúmenes para su análisis mediante la Técnica de Elementos finitos.

2.10 Aplicaciones II: Obtención de trayectorias de mecanizado de superficies complejas para su fabricación en máquinas de Control Numérico.

2.11 Aplicaciones III: Representaciones fotorrealistas. Técnicas de Texturización e iluminación. Creación de Videos de entornos 3D virtuales.

 

6. METODOLOGÍA Y ACTIVIDADES
 
ACTIVIDADES HORAS PRESEN­CIALES HORAS TRABAJO AUTÓ­NOMO TOTAL HORAS CRÉDITOS ECTS COMPETENCIAS (códigos)
A1 - Clases expositivas en gran grupo
  • M1 - Clases magistrales
  • M2 - Exposición de teoría y ejemplos generales
  • M3 - Actividades introductorias
30.0 45.0 75.0 3.0
  • CB1R
  • CB2R
  • CB3R
  • CB5R
  • CBB3R
  • CBB5R
  • CC9R
  • CEM1
  • CT2
  • CT4
A2R - Clases en pequeño grupo
  • M10R - Aulas de informática
  • M11R - Resolución de ejercicios
  • M6R - Actividades practicas
  • M7R - Seminarios
  • M8R - Debates
30.0 45.0 75.0 3.0
  • CB3R
  • CB5R
  • CEM1
  • CT2
  • CT4
TOTALES: 60.0 90.0 150.0 6.0  
 
INFORMACIÓN DETALLADA:

Durante todo el cuatrimestre se destinará dos horas a la semana al bloque 1 en un aula de informática y dos horas a la semana al bloque 2 en un laboratorio, siendo en todas las clases el ordenador como la herramienta de trabajo.

7. SISTEMA DE EVALUACIÓN
 
ASPECTO CRITERIOS INSTRUMENTO PESO
Asistencia y/o participación en actividades presenciales y/o virtuales Participación activa y participativa Observación y notas del profesor 10.0%
Conceptos teóricos de la materia Dominio de los conocimientos teóricos y prácticos Examen teórico 80.0%
Realización de trabajos, casos o ejercicios Entrega de problemas propuestos. Se valorará: desarrollo, documentación, originalidad, ortografía y presentación Un trabajo después de cada práctica 10.0%
El sistema de calificación se regirá por lo establecido en el RD 1125/2003 de 5 de septiembre por el que se establece el sistema europeo de créditos y el sistema de calificaciones en la titulaciones universitarias de carácter oficial
INFORMACIÓN DETALLADA:

Elaboración de Trabajos individuales que abarcan las partes fundamentales del programa.

Diseño de superficies tridimensionales mediante técnicas de interpolación y aproximación con ayuda del programa Mathematica.

Diseño tridimensional de productos industriales mediante superficies con ayuda de sistemas CAD paramétricos.

Examen de tipo teórico-práctico, con la ayuda del ordenador, que comprende el contenido completo de la asignatura, concretado en los puntos anteriores.

Se evaluará cada uno de los contenidos de los bloque I y II por separado, de forma que para la calificación final el peso de cada parte sea del 50%. 

 Evaluación de la participación activa.

Con S1 evaluaremos las competencias  CB3y CB5, y los resultados 69, 70 y 71.

Con S2 evaluaremos las competencias CB3, CB5, CC9, CEM1, CT2 y CT4, y los resultados 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72 y 73.

Con S3 evaluaremos las competencias CB3, CB5, CEM1, CT2 y CT4, y los resultados 68, 69, 70, 71, 72 y 73.

Las calificiaciones obtenidas mediante S1 y S3 se mantendrán para las convocatorias ordinarias y extraodinarias del curso. No obstante, el estudiante podría solicitar para la convocatoria extraordinaria ser evaluado sólo por S2, siendo en este caso el peso del 100%.

8. DOCUMENTACIÓN / BIBLIOGRAFÍA
ESPECÍFICA O BÁSICA:
  • Análisis númerico. Edición: 9ª ed. Autor: Burden, Richard L.. Editorial: México: International Thomson Editores, 2011  (C. Biblioteca)
  • Curves and surfaces for computer aided geometric design: a practical guide. Edición: 4th. ed. Autor: Farin, Gerald E.. Editorial: San Diego[etc.]: Academic Press, cop. 1997  (C. Biblioteca)
  • Geometric modeling with splines: an introduction . Edición: -. Autor: Cohen, Elaine. Editorial: Natick: A K Peters, 2001  (C. Biblioteca)
  • Análisis numérico con aplicaciones. Edición: -. Autor: Gerald, Curtis F.. Editorial: México [etc.]: Pearson Educación, cop. 2000  (C. Biblioteca)
  • Applied SolidWorks. Edición: -. Autor: Hansen, L. Scott. Editorial: New York: Industrial Press, cop. 2006  (C. Biblioteca)
  • Applied CATIA V.5 R15. Edición: -. Autor: Hansen, L. Scott. Editorial: New York: Industrial Press, 2007  (C. Biblioteca)
  • El gran libro de solidWorks: office professional. Edición: -. Autor: Gómez González, Sergio. Editorial: Barcelona : Marcombo ; México D. F. : Alfaomega, cop. 2008.  (C. Biblioteca)
  • El gran libro de CATIA. Edición: 2ª ed. Autor: Torrecilla Insagurbe, Eduardo. Editorial: Bilbao : Marcombo, 2012  (C. Biblioteca)
  • Fabricación asistida por computador - CAM. Edición: -. Autor: Ferré Masip, Rafael, 1936-. Editorial: Barcelona: Marcombo Boixerau, D.L. 1987  (C. Biblioteca)
  • Autodesk Inventor 2017. Essentials Plus Daniel T. Banach, Travis Jones. Edición: -. Autor: Banach, Daniel. Editorial: Mission : SDC Publications, 2016  (C. Biblioteca)
  • Mastering Autodesk Inventor 2016 and Autodesk Inventor LT 2016 [Recurso electrónico]. Edición: -. Autor: Munford, Paul. Editorial: Indianapolis, Indiana : John Wiley & Sons, Inc., [2016]  (C. Biblioteca)
GENERAL Y COMPLEMENTARIA:
  • Parametric and feature-based CAD-CAM: concepts, techniques, and applications. Edición: -. Autor: Shah, Jami J.. Editorial: New York [etc.]: John Wiley & Sons, 1995  (C. Biblioteca)
  • Using CATIA V5. Edición: -. Autor: Karam, Fred. Editorial: Australia [etc.]: Thomson, cop. 2004  (C. Biblioteca)
  • Finite element analysis: theory and application with ANSYS. Edición: 2nd. ed. Autor: Moaveni, Saeed. Editorial: New Jersey: Prentice Hall, cop. 2003  (C. Biblioteca)
  • Método de los elementos finitos: introducción a ANSYS. Edición: 1ª ed., 1ª reimp. Autor: Ariza Moreno, Pilar. Editorial: Sevilla: Universidad de Sevilla, Secretariado de Publicaciones, 2004  (C. Biblioteca)
  • Cad-Cam: gráficos, animación y simulación por computador. Edición: -. Autor: Sanz Adan, Félix. Editorial: Madrid [etc.]: Thomson, D. L. 2002  (C. Biblioteca)
  • Methods of shape-preserving spline approximation . Edición: -. Autor: Kvasov, Boris I.. Editorial: Singapore [etc.]: World Scientific, cop. 2000  (C. Biblioteca)
9. CRONOGRAMA (primer cuatrimestre)
 
Semana A1 - Clases expositivas en gran grupo A2R - Clases en pequeño grupo Trabajo autónomo Observaciones
Nº 1
11 - 17 sept. 2017
2.02.0 6.0 Temas 1.1 y 2.1
Nº 2
18 - 24 sept. 2017
2.02.0 6.0 Temas 1.2 y 2.2
Nº 3
25 sept. - 1 oct. 2017
2.02.0 6.0 Temas 1.2 y 2.3
Nº 4
2 - 8 oct. 2017
2.02.0 6.0 Temas 1.3 y 2.4
Nº 5
9 - 15 oct. 2017
2.02.0 6.0 Temas 1.4 y 2.5
Nº 6
16 - 22 oct. 2017
2.02.0 6.0 Temas 1.5 y 2.6
Nº 7
23 - 29 oct. 2017
2.02.0 6.0 Temas 1.5 y 2.7
Nº 8
30 oct. - 5 nov. 2017
2.02.0 6.0 Temas 1.6 y 2.7
Nº 9
6 - 12 nov. 2017
2.02.0 6.0 Temas 1.7 y 2.8
Nº 10
13 - 19 nov. 2017
2.02.0 6.0 Temas 1.8 y 2.9
Nº 11
20 - 26 nov. 2017
2.02.0 6.0 Temas 1.9 y 2.9
Nº 12
27 nov. - 3 dic. 2017
2.02.0 6.0 Temas 1.10 y 2.10
Nº 13
4 - 10 dic. 2017
2.02.0 6.0 Temas 1.11 y 2.10
Nº 14
11 - 17 dic. 2017
2.02.0 6.0 Temas 1.12 y 2.11
Nº 15
18 - 21 dic. 2017
2.02.0 6.0 Temas 1.12 y 2.11
Total Horas 30.0 30.0 90.0