Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Projektowanie materiałów i komputerowa nauka o materiałach
Course of study:
2012/2013
Code:
CCB-1-406-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Chemistry of Building Materials
Semester:
4
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Filipek Robert (rof@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Filipek Robert (rof@agh.edu.pl)
dr inż. Kucza Witold (witek@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Tkacz-Śmiech Katarzyna (smiech@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Ma świadomość własnych ograniczeń i wie, kiedy zwrócić się do ekspertów w zagadnieniach modelowania materiałów i procesów CB1A_K02 Activity during classes,
Participation in a discussion,
Involvement in teamwork,
Presentation,
Examination
Skills
M_U001 Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczno-fizyczne do opisu i wyjaśniania zjawisk i procesów chemicznych oraz ocenić ich przydatność. Potrafi modyfikować istniejące i projektować nowe materiały budowlane pod katem wybranych właściwości z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania CB1A_U08, CB1A_U11 Activity during classes,
Test,
Examination,
Completion of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Ma wiedzę z zakresu projektowania materiałów i procesów z zastosowaniem komputerowego wspomagania, wykorzystywania baz danych oraz specjalistycznego oprogramowania CB1A_W04 Test,
Examination
M_W002 Ma podstawową wiedzę w zakresie modelowania matematycznego wymiany ciepła w procesach technologicznych. CB1A_W07 Activity during classes,
Test,
Examination
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Ma świadomość własnych ograniczeń i wie, kiedy zwrócić się do ekspertów w zagadnieniach modelowania materiałów i procesów - - + - - + - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczno-fizyczne do opisu i wyjaśniania zjawisk i procesów chemicznych oraz ocenić ich przydatność. Potrafi modyfikować istniejące i projektować nowe materiały budowlane pod katem wybranych właściwości z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Ma wiedzę z zakresu projektowania materiałów i procesów z zastosowaniem komputerowego wspomagania, wykorzystywania baz danych oraz specjalistycznego oprogramowania + - - - - + - - - - -
M_W002 Ma podstawową wiedzę w zakresie modelowania matematycznego wymiany ciepła w procesach technologicznych. + - - - - + - - - - -
Module content
Lectures:

Modelowanie fenomenologiczne
Pojęcie ośrodka ciągłego; Równania zachowania masy, energii i pędu – przypadek ewolucyjny i stacjonarny; Ogólna postać praw zachowania; Równania konstytutywne, warunki początkowe i brzegowe; Transport masy w układach wieloskładnikowych; Transport ciepła w materiale wielofazowym; Problemy Stefana – zagadnienia z poruszającą się granicą i swobodnym brzegiem; Wzrost faz międzymetalicznych w procesie lutowania dyfuzyjnego.
Metody numeryczne
Przybliżone metody rozwiązywania zagadnień początkowo-brzegowych; Metoda różnic skończonych; Metoda linii; Metoda elementów skończonych; Podstawy dyskretyzacji przestrzeni z użyciem metody elementów skończonych; Metoda Galerkina; Przykłady rozwiązań dla problemów transportu masy i energii w geometrii jedno-, dwu i/lub trójwymiarowej.
Projektowanie materiałowe w projektowaniu inżynierskim, metody wytwarzania i projektowania
Projektowanie produktów i procesów ich wytwarzania; Metodyka projektowania materiałowego – elementy i fazy projektowania inżynierskiego; Wykresy doboru materiałów; Oprogramowanie CES EduPack; Projektowanie wielokryterialne; Wpływ metod wytwarzania na projektowanie; Wykresy wspomagające wybór metody wytwarzania; Czynniki funkcjonalne i zagadnienia jakości wytwarzania produktów; Czynniki socjologiczne, ekologiczne i ekonomiczne w projektowaniu inżynierskim.
Źródła informacji o materiałach inżynierskich, narzędzia wspomagające projektowanie inżynierskie
Książkowe źródła danych; Komputerowe bazy danych o materiałach inżynierskich; Systemy eksperckie; Sposoby weryfikacji i walidacji danych; Metody sztucznej inteligencji w modelowaniu, symulacji i predykcji struktury i własności materiałów inżynierskich; Przegląd specjalistycznego oprogramowania do projektowania materiałów inżynierskich.
Modelowanie w skali atomowej i wieloskalowe – wprowadzenie
Metoda Monte-Carlo; Dynamika Molekularna; Teoria Funkcjonału Gęstości; Automaty komórkowe

Laboratory classes:

Student w trakcie ćwiczeń w laboratorium komputerowym wykona dwa projekty. Przykładowa lista tematów projektów:
Projektowanie materiałów odpornych na korozję
Modelowanie diagramów fazowych
Projektowanie materiałów gradientowych
Projektowanie materiałów na membrany jonoselektywne
Projektowanie materiałów gradientowych w warunkach ekstremalnie wysokich pól grawitacyjnych
Projektowanie materiałów o zadanych właściwościach fizyko-chemicznych
Projektowanie procesu formowania mas ceramicznych
Modelowanie transportu ciepła w materiałach wielofazowych
Zagadnienia odwrotne w projektowaniu materiałów

Seminar classes:

Metody rozwiązywania układów równań liniowych; Metody rozwiązywania zagadnień początkowych Cauchy’ego; Metoda różnic skończonych dla zagadnień stacjonarnych; Metoda różnic skończonych dla zagadnień niestacjonarnych; Metoda linii; Metoda Galerkina; Zastosowania dla wybranych przykładów.
Wykorzystanie oprogramowania CES EduPack do projektowania inżynierskiego: dobór materiałów i dobór metod wytwarzania.
Wybrane pakiety obliczeniowe: ANSYS, Comsol, Mathematica, MathCad, Matlab; Excel & Visual Basic for Applications; Przykłady oblczeń

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 180 h
Module ECTS credits 6 ECTS
Preparation for classes 58 h
Participation in seminar classes 30 h
Participation in lectures 30 h
Examination or Final test 2 h
Realization of independently performed tasks 40 h
Participation in laboratory classes 15 h
Contact hours 5 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Podstawą oceny przedmiotu jest średnia ocena z egzaminu, seminarium i laboratorium z następującymi wagami: 0.5, 0.25 i 0.25. Oceny z seminarium oraz laboratorium uwzględniają wyniki kolokwiów, wygłoszony referat/oceny z projektów oraz ocenę za aktywność studenta na zajęciach.

Prerequisites and additional requirements:

Kursy: Informatyka, Nauka o materiałach

Recommended literature and teaching resources:

1. M. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon, Inżynieria materiałowa. Tom 1, Galaktyka 2011.
2. M. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon, Inżynieria materiałowa. Tom 2, Galaktyka 2011.
3. R. Filipek, K. Szyszkiewicz-Warzecha, Metody matematyczne dla Ceramików
4. M. Ashby, Materials and the Environment: Eco-informed Material Choice, Butterworth-Heinemann, 2009
5. M. Rappaz, M. Bellet, M. Deville, R. Snyder, Numerical Modelling in Materials Science and Engineering, Springer 2003.
6. D.M. Bourg, Excel w nauce i technice. Receptury, Helion 2006
7. Granta Design, White Papers

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None