Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Projektowanie materiałów i komputerowa nauka o materiałach
Tok studiów:
2012/2013
Kod:
CCB-1-514-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Chemia Budowlana
Semestr:
5
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr hab. inż. Filipek Robert (rof@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
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)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Ma wiedzę z zakresu projektowania materiałów i procesów z zastosowaniem komputerowego wspomagania, wykorzystywania baz danych oraz specjalistycznego oprogramowania CB1A_W04 Kolokwium,
Egzamin
M_W002 Ma podstawową wiedzę w zakresie modelowania matematycznego wymiany ciepła w procesach technologicznych. CB1A_W07 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Egzamin
Umiejętności
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 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Egzamin,
Zaliczenie laboratorium
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość własnych ograniczeń i wie, kiedy zwrócić się do ekspertów w zagadnieniach modelowania materiałów i procesów CB1A_K02 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji,
Zaangażowanie w pracę zespołu,
Prezentacja,
Egzamin
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. audyt.
Ćwicz. lab.
Ćwicz. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt.
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
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. + - - - - + - - - - -
Umiejętności
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 - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość własnych ograniczeń i wie, kiedy zwrócić się do ekspertów w zagadnieniach modelowania materiałów i procesów - - + - - + - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

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

Ćwiczenia laboratoryjne:

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

Zajęcia seminaryjne:

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

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 180 godz
Punkty ECTS za moduł 6 ECTS
Przygotowanie do zajęć 58 godz
Udział w zajęciach seminaryjnych 30 godz
Udział w wykładach 30 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 40 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 15 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 5 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

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.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Kursy: Informatyka, Nauka o materiałach

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak