4838

УДК 629.331 : 620.3

Новиков, А. И. Применение нанотехнологий в автомобильном транспорте [Эл. ресурс] : методические указания к лабораторным работам студентов по направлению подготовки 23.03.03 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов / А. И. Новиков; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 29 с.

Рецензент: зав. кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» доктор технических наук, профессор Афоничев Д.Н.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Лабораторная работа № 9. Моделирование наноматериалов ..……………...

Библиографический список……………………………………………………

Приложение……………………………………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Применение нанотехнологий в автомобильном транспорте» (индекс по учебному плану – Б1.В.ДВ.5.1) относится к вариативной части профессионального цикла дисциплин основной образовательной программы направления подготовки 23.03.03– Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов (уровень бакалавриата) в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования, утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации 14.12.2015 №1470, и учебным планом направления, утвержденным ректором ВГЛТУ.

Основной целью изучения дисциплины является повышение научной подготовки студентов на основе изучения применения современных нанотехнологий в области автомобильного транспорта и развития навыков самостоятельного решения научно-технических задач.

Лабораторные работы студентов, предусмотренные учебным планом в объеме 0,5 зачѐтной единицы (18 академических часов), способствуют развитию следующих общекультурных (ОК), общепрофессиональных (ОПК) и профессиональных (ПК) компетенций:

–способностью к самоорганизации и самообразованию (ОК-7);

–готовностью применять систему фундаментальных знаний (математических, естественнонаучных, инженерных и экономических) для идентификации, формулирования и решения технических и технологических проблем эксплуатации транспортно-технологических машин и комплексов (ОПК-3);

–способностью выбирать материалы для применения при эксплуатации и ремонте транспортных, транспортно-технологических машин и оборудования различного назначения с учетом влияния внешних факторов и требований безопасной, эффективной эксплуатации и стоимости (ПК-10);

–способностью использовать современные конструкционные материалы в практической деятельности по техническому обслуживанию и текущему ре-

монту транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования (ПК-41).

Лабораторная работа № 1

ИНТЕРФЕЙС ПРОГРАММЫ «НАНОКОНСТРУКТОР» (трудоѐмкость – 2 часа)

1. Цель работы

Усвоить принципы построения интерфейса и основные приемы работы в программе «Наноконструктор».

2. Теоретический материал для домашнего изучения

Программа «Наноконструктор» предназначена для обучения пользователей основным принципам компьютерного моделирования наноструктур и наноматериалов, закономерностям образования наноструктур в зависимости от физических параметров. Используя различные режимы работы программы, пользователи получают навыки конструирования различных типов наноструктур и наноматериалов; моделирования процессов, происходящих на наноуровне; сравнительного анализа изменений строения наноструктур в зависимости от параметров внешней среды.

Минимальные технические требования:

-процессор Intel Pentium 4,

-видеокарта Intel GMA 950,

-256 Мб ОЗУ,

-50 Мб на жестком диске,

-ОС Windows XP или выше,

-USB-порт или CD/DVD ROM.

Рекомендуемые технические требования:

-процессор Intel Core 2 Duo,

-видеокарта на базе nVidia 7600 или выше,

-512 Мб ОЗУ,

-1 Гб на жестком диске,

-ОС Windows XP или выше,

-USB-порт или CD/DVD ROM.

Для установки программы Наноконструктор следует:

– При поставке версии программы на CD-диске, следует скопировать дистрибутив на жесткий диск, а затем запустить исполняемый файл:

nanoconstructor_install.exe. В появившемся окне инсталлятора нажать на кнопку

Далее.

– Выберите папку для установки программы (инсталлятор предлагает путь по умолчанию). Для установки в другую папку, следует нажать кнопку Обзор и выбрать путь в появляющемся диалоге, а затем нажать кнопку Уста-

новить.

Подождите, пока идет установка. При успешном завершении установки инсталлятор выдаст соответствующее сообщение: Установка завершена.

Создание трехмерной модели наноструктуры производится в главном окне программы. Окно содержит панель выбора режима программы (1), панель управления параметрами модели (2), окно визуализации модели (3) и управляющие кнопки для запуска моделирования и очистки сцены (4).

Рис. 1. Интерфейс главного окна программы «Наноконструктор»:

1- кнопки выбора режима работы; 2 - панель управления входными параметрами структуры; 3 - окно визуализации модели; 4 - управляющие кнопки

для запуска моделирования и очистки сцены.

Для каждого режима работы программы предусмотрены различные измерения. Результаты измерений отображаются в специальном окне в виде графика.

Рис. 2. Окно графика плотности структуры по высоте

3. Порядок выполнения

Инсталлировать программу на персональный компьютер. Запустить исполняемый файл программы через меню Пуск. Изучить главное окно программы, очистить область моделирования, сделать скриншот и дать характеристику интерфейса в отчете.

Лабораторная работа №

ПОРЯДОК ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛИ НАНОСТРУКТУРЫ В ПРОГРАММЕ «НАНОКОНСТРУКТОР»

(трудоѐмкость – 2 часа)

1. Цель работы

Усвоить порядок построения модели наноструктуры в программе «Наноконструктор».

2. Теоретический материал для домашнего изучения

Последовательность действий по созданию модели наноструктуры и работе с ней

1. Загрузите программу Наноконструктор

Рис. 3. Запуск программы Наноконструктор 2. Выберите режим работы на верхней панели программы.

Рис. 4. Пример выбора режима «Конструктор нанопорошков» 3. Задайте необходимые параметры модели структуры.

Рис. 5. Пример настройки параметров нанопорошка 4. Постройте трехмерную модели структуры, нажав кнопку Старт. В окне

визуализации произойдет динамический процесс формирования структуры с заданными параметрами.

Рис. 6. Окно визуализации модели Для выбранного примера были заданы следующие входные параметры:

•количество частиц в одной «порции» - 200;

•цвет частиц - (0;0;255);

•размер частиц -15 нм;

•распределение размеров частиц - нормальное;

•тип бункера - цилиндр.

Работа с результатами моделирования

Результаты моделирования можно сохранить на жестком диске или иных

носителях в следующих форматах.

Для того чтобы сохранить результаты моделирования, необходимо воспользоваться пунктом меню Главное, выбрав соответствующий пункт выпадающего меню.

Рис. 7. Окно сохранения результатов моделирования

Результаты моделирования наноструктур для дальнейшего анализа могут экспортироваться в другие приложения.

3. Порядок работы

Запустите приложение. Проведите пробное построение любой наноструктуры. Сделайте скриншот и поместите его в отчет. Опишите порядок своих действий и входные параметры.

Лабораторная работа № 3

МОДЕЛИРОВАНИЕ НАНОТРУБКИ (трудоѐмкость – 2 часа)

1. Цель работы

Получить навыки моделирования нанотрубки с заданными параметрами в программе «Наноконструктор».

2. Теоретический материал для домашнего изучения

Режим работы «Наночастица»

Предназначен для моделирования наноструктур из набора готовых шаблонов (нанотрубка, графит, фуллерен, нанопластинка). Пользователь может менять параметры структуры, а также тип бункера, в котором происходит взаимодействие наночастиц. Предусмотрена возможность перемещения наночастиц для оценки силы взаимодействия между ними.