Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Projektowanie materiałowe i komputerowa nauka o materiałach - kurs rozszerzony
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
CCE-1-604-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Ceramika
Semestr:
6
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. Wierzba Bartłomiej (bwierzba@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 obejmującą metody matematyczne, niezbędne do opisu procesów chemicznych i wykonywania obliczeń chemicznych. Posiada wiedzę z zakresu wykorzystania sprzętu komputerowego i podstawowego oprogramowania. Ma wiedzę w zakresie modelowania i projektowania materiałów ceramicznych CE1A_W03, CE1A_W02 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Projekt
M_W002 Ma wiedzę obejmującą metody matematyczne, niezbędne do opisu procesów chemicznych i wykonywania obliczeń chemicznych. Posiada wiedzę z zakresu wykorzystania sprzętu komputerowego i podstawowego oprogramowania. Ma wiedzę w zakresie modelowania i projektowania materiałów ceramicznych CE1A_W03, CE1A_W02 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Projekt
Umiejętności
M_U001 Potrafi posługiwać się technikami informacyjno-komunikacyjnymi właściwymi do realizacji zadań typowych dla działalności inżynierskiej w obszarze projektowania materiałów i modelowania procesów. Posługuje się sprzętem komputerowym i programami komputerowymi wspomagającymi projektowanie materiałów i modelowanie procesów. Potrafi pozyskiwać i przetwarzać informacje z baz danych oraz Internetu, krytycznie je oceniać oraz wykorzystać w praktyce inżynierskiej. CE1A_U03 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Projekt
M_U002 Posiada umiejętność zrozumienia i ścisłego opisu zjawisk fizycznych oraz tworzenia ich modeli CE1A_U05 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium
M_U003 Potrafi posługiwać się technikami informacyjno-komunikacyjnymi właściwymi do realizacji zadań typowych dla działalności inżynierskiej w obszarze projektowania materiałów i modelowania procesów. CE1A_U03 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Projekt
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi sprecyzować swoje zainteresowania, ocenić umiejętności w obszarze projektowania materiałów i modelowania procesów i je wykorzystać, inspirując pracę zespołową. Ma świadomość roli społecznej absolwenta uczelni technicznej, a zwłaszcza rozumie potrzebę formułowania i przekazywania społeczeństwu, w szczególności poprzez środki masowego przekazu, informacji i opinii dotyczących osiągnięć techniki i innych aspektów działalności inżyniera, w szczególności w obszarze projektowania materiałów i modelowania procesów; podejmuje starania aby przekazać takie informacje w sposób zrozumiały. CE1A_K03, CE1A_K06 Aktywność na zajęciach,
Projekt,
Zaangażowanie w pracę zespołu
M_K002 Potrafi sprecyzować swoje zainteresowania, ocenić umiejętności w obszarze projektowania materiałów i modelowania procesów i je wykorzystać, inspirując pracę zespołową. Ma świadomość roli społecznej absolwenta uczelni technicznej, a zwłaszcza rozumie potrzebę formułowania i przekazywania społeczeństwu, w szczególności poprzez środki masowego przekazu, informacji i opinii dotyczących osiągnięć techniki i innych aspektów działalności inżyniera, w szczególności w obszarze projektowania materiałów i modelowania procesów; podejmuje starania aby przekazać takie informacje w sposób zrozumiały. CE1A_K03, CE1A_K06 Aktywność na zajęciach,
Projekt,
Zaangażowanie w pracę zespołu
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Ma wiedzę obejmującą metody matematyczne, niezbędne do opisu procesów chemicznych i wykonywania obliczeń chemicznych. Posiada wiedzę z zakresu wykorzystania sprzętu komputerowego i podstawowego oprogramowania. Ma wiedzę w zakresie modelowania i projektowania materiałów ceramicznych - - - - - - - - - - -
M_W002 Ma wiedzę obejmującą metody matematyczne, niezbędne do opisu procesów chemicznych i wykonywania obliczeń chemicznych. Posiada wiedzę z zakresu wykorzystania sprzętu komputerowego i podstawowego oprogramowania. Ma wiedzę w zakresie modelowania i projektowania materiałów ceramicznych + - - + - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi posługiwać się technikami informacyjno-komunikacyjnymi właściwymi do realizacji zadań typowych dla działalności inżynierskiej w obszarze projektowania materiałów i modelowania procesów. Posługuje się sprzętem komputerowym i programami komputerowymi wspomagającymi projektowanie materiałów i modelowanie procesów. Potrafi pozyskiwać i przetwarzać informacje z baz danych oraz Internetu, krytycznie je oceniać oraz wykorzystać w praktyce inżynierskiej. - - - - - - - - - - -
M_U002 Posiada umiejętność zrozumienia i ścisłego opisu zjawisk fizycznych oraz tworzenia ich modeli + - - + - + - - - - -
M_U003 Potrafi posługiwać się technikami informacyjno-komunikacyjnymi właściwymi do realizacji zadań typowych dla działalności inżynierskiej w obszarze projektowania materiałów i modelowania procesów. - - - + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi sprecyzować swoje zainteresowania, ocenić umiejętności w obszarze projektowania materiałów i modelowania procesów i je wykorzystać, inspirując pracę zespołową. Ma świadomość roli społecznej absolwenta uczelni technicznej, a zwłaszcza rozumie potrzebę formułowania i przekazywania społeczeństwu, w szczególności poprzez środki masowego przekazu, informacji i opinii dotyczących osiągnięć techniki i innych aspektów działalności inżyniera, w szczególności w obszarze projektowania materiałów i modelowania procesów; podejmuje starania aby przekazać takie informacje w sposób zrozumiały. - - - - - - - - - - -
M_K002 Potrafi sprecyzować swoje zainteresowania, ocenić umiejętności w obszarze projektowania materiałów i modelowania procesów i je wykorzystać, inspirując pracę zespołową. Ma świadomość roli społecznej absolwenta uczelni technicznej, a zwłaszcza rozumie potrzebę formułowania i przekazywania społeczeństwu, w szczególności poprzez środki masowego przekazu, informacji i opinii dotyczących osiągnięć techniki i innych aspektów działalności inżyniera, w szczególności w obszarze projektowania materiałów i modelowania procesów; podejmuje starania aby przekazać takie informacje w sposób zrozumiały. - - - + - + - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

Modelowanie fenomenologiczne
Pojęcie ośrodka ciągłego; Twierdzenie Liouville’a o transporcie. 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 dla geometrii jedno-, dwu- i trójwymiarowej.

Metody numeryczne
Przybliżone metody rozwiązywania zagadnień początkowych, brzegowych oraz 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. Metoda objętości skończonych.

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. Narzęzia: Eco Audit, Hybrid Synthesizer.

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
Metoda Monte-Carlo; Dynamika Molekularna; Teoria Funkcjonału Gęstości; Automaty komórkowe

Ćwiczenia projektowe:

Student wykonanie trzy projekty. Przykładowa lista tematów projektów:
Projektowanie materiałów na lutowia bezołowiowe
Projektowanie materiałów odpornych na korozję
Modelowanie diagramów fazowych
Projektowanie materiałów gradientowych (za pomocą napisanego przez studenta oprogramowania w języku wysokiego poziomu)
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
Zagadnienia odwrotne w projektowaniu materiałów

Zajęcia seminaryjne:

Metody rozwiązywania układów równań liniowych; Metody rozwiązywania zagadnień początkowych Cauchy’ego; Metody jawne, niejawne. Metody ze stałym i zmiennym krokiem całkowania. Metody jedno- i wielokrokowe.
Metoda różnic skończonych dla zagadnień stacjonarnych; Metoda różnic skończonych dla zagadnień niestacjonarnych; Metoda linii;
Metoda elementów skończonych – 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; Visual C++; Przykłady obliczeń.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 90 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w ćwiczeniach projektowych 15 godz
Udział w zajęciach seminaryjnych 30 godz
Udział w wykładach 30 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
Wykonanie projektu 5 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Podstawą oceny przedmiotu jest średnia ocena z seminarium i zajęć projektowych. Uwzględnia się również ocenę uzyskaną przez studenta za wygłoszony referat oraz ocenę za aktywność studenta na zajęciach.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Kursy: Nauka o materiałach i Informatyka

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, ButterworthHeinemann, 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
8. Specjalistyczne czasopisma z zakresu modelowania materiałowego, procesów oraz inżynierskiego.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak