Module also offered within study programmes:
Code Study programme
CTCH-2-311-TM-s Chemical Technology (Technologia materiałów budowlanych) - full-time studies second-cycle studies
CTCH-2-311-AK-s Chemical Technology (Analityka i kontrola jakości) - full-time studies second-cycle studies
CCER-1-406-s Ceramics - full-time studies first-cycle studies
CIMT-1-605-s Materials Science - full-time studies first-cycle studies
CCER-2-310-s Ceramics - full-time studies second-cycle studies
CCER-2-310-CT-s Ceramics (Ceramika techniczna i konstrukcyjna) - full-time studies second-cycle studies
CIMT-1-037-s Materials Science - full-time studies first-cycle studies
CCER-2-314-MK-s Ceramics (Materiały dla konserwacji i rewitalizacji) - full-time studies second-cycle studies
CIMT-2-309-MF-s Materials Science (Materiały funkcjonalne) - full-time studies second-cycle studies
CTCH-2-310-s Chemical Technology - full-time studies second-cycle studies
CIMT-2-410-s Materials Science - full-time studies second-cycle studies
CIMT-2-309-s Materials Science - full-time studies second-cycle studies
CTCH-2-309-TC-s Chemical Technology (Technologia ceramiki i materiałów ogniotrwałych) - full-time studies second-cycle studies
CIMT-2-310-FM-s Materials Science (Functional Materials) - full-time studies second-cycle studies
CIMT-2-310-MN-s Materials Science (Zaawansowane Materiały Ceramiczne) - full-time studies second-cycle studies
CTCH-2-409-s Chemical Technology - full-time studies second-cycle studies
CTCH-2-321-AK-s Chemical Technology (Analityka i kontrola jakości) - full-time studies second-cycle studies
CCER-1-012-s Ceramics - full-time studies first-cycle studies
CCHB-1-005-s Chemistry of Building Materials - full-time studies first-cycle studies
General information:
Name:
Numerical methods in materials science
Course of study:
2019/2020
Code:
CCHB-1-005-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Chemistry of Building Materials
Semester:
0
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
English
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Filipek Robert (rof@agh.edu.pl)
Module summary

Ma poszerzoną wiedzę w zakresie metod obliczeniowych i narzędzi informatycznych niezbędnych do projektowania materiałów i modelowania procesów.
Potrafi pozyskiwać i przetwarzać informacje z podręczników, czasopism, baz danych oraz Internetu z zakresu metod numerycznych i krytycznie je oceniać.
Potrafi wykorzystać wiedzę matematyczną do opisu i modelowania procesów w technologiach ceramicznych.

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: is able to
M_K001 Student is aware of the responsibility for his own work and the readiness to comply with the rules of group work and to take responsibility for the tasks he carries out together./ Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w grupie i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania CHB1A_K01 Activity during classes,
Participation in a discussion,
Involvement in teamwork
Skills: he can
M_U001 The student is able to obtain and process information from textbooks, magazines, databases and the Internet in the field of numerical methods and to critically evaluate them. The student is able to use mathematical knowledge to describe and model processes in ceramic technologies./ Potrafi pozyskiwać i przetwarzać informacje z podręczników, czasopism, baz danych oraz Internetu z zakresu metod numerycznych i krytycznie je oceniać. Potrafi wykorzystać wiedzę matematyczną do opisu i modelowania procesów w technologiach ceramicznych. CHB1A_U01 Activity during classes,
Presentation,
Execution of exercises
M_U002 Student understands the need for further education and improving their professional and personal competences./ Rozumie potrzebę dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych i personalnych CHB1A_K01 Activity during classes,
Oral answer,
Presentation
Knowledge: he knows and understands
M_W001 The student has extensive knowledge in the field of computational methods and IT tools necessary to design materials and model processes./ Ma poszerzoną wiedzę w zakresie metod obliczeniowych i narzędzi informatycznych niezbędnych do projektowania materiałów i modelowania procesów. CHB1A_W08 Activity during classes,
Test,
Presentation
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 0 0 0 0 0 30 0 0 0 0 0
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
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Student is aware of the responsibility for his own work and the readiness to comply with the rules of group work and to take responsibility for the tasks he carries out together./ Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w grupie i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania - - - - - - - - - - -
Skills
M_U001 The student is able to obtain and process information from textbooks, magazines, databases and the Internet in the field of numerical methods and to critically evaluate them. The student is able to use mathematical knowledge to describe and model processes in ceramic technologies./ Potrafi pozyskiwać i przetwarzać informacje z podręczników, czasopism, baz danych oraz Internetu z zakresu metod numerycznych i krytycznie je oceniać. Potrafi wykorzystać wiedzę matematyczną do opisu i modelowania procesów w technologiach ceramicznych. - - - - - - - - - - -
M_U002 Student understands the need for further education and improving their professional and personal competences./ Rozumie potrzebę dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych i personalnych - - - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 The student has extensive knowledge in the field of computational methods and IT tools necessary to design materials and model processes./ Ma poszerzoną wiedzę w zakresie metod obliczeniowych i narzędzi informatycznych niezbędnych do projektowania materiałów i modelowania procesów. - - - - - + - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 77 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 h
Preparation for classes 30 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 h
Realization of independently performed tasks 2 h
Module content
Seminar classes (30h):

Podstawy metody różnic skończonych na przykładzie jednowymiarowego zagadnienia transportu ciepła w przypadku stacjonarnym. Realizacja warunków początkowych i brzegowych w metodzie różnic skończonych. Uogólnienie idei metody różnic skończonych dla geometrii dwu- i trójwymiarowej.
Metoda elementów skończonych. Rozwiązanie słabe (uogólnione) a rozwiązanie w sensie klasycznym. Podstawy dyskretyzacji przestrzeni z użyciem metody elementów skończonych. Całkowa postać równań zachowania i ich dyskretyzacja na przykładzie jednowymiarowego zagadnienia transportu masy w przypadku niestacjonarnym. Metoda Galerkina. Rozwiązanie numeryczne.
Wybrane programy komputerowe do modelowania procesów w zakresie inżynierii materiałowej.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Seminar classes: Na zajęciach seminaryjnych podstawą jest prezentacja multimedialna oraz ustna prowadzona przez studentów. Kolejnym ważnym elementem kształcenia są odpowiedzi na powstałe pytania, a także dyskusja studentów nad prezentowanymi treściami.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Warunkiem koniecznym zaliczenia jest uzyskanie oceny co najmniej 3.0 z seminarium

Participation rules in classes:
  • Seminar classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci prezentują na forum grupy temat wskazany przez prowadzącego oraz uczestniczą w dyskusji nad tym tematem. Ocenie podlega zarówno wartość merytoryczna prezentacji, jak i tzw. kompetencje miękkie.
Method of calculating the final grade:

średnia z kolokwium, prezentacji oraz aktywności na zajęciach

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Wszystkie nieobecności na zajęciach seminaryjnych student winien odrobić. Sposób odrabiania zajęć ustala prowadzący indywidualnie ze studentem. Maksymalna liczba zajęć, które student może odrabiać wynosi 2.

Prerequisites and additional requirements:

Prerequisites and additional requirements not specified

Recommended literature and teaching resources:

1. T. Pang, „Metody obliczeniowe w fizyce”, PWN Warszawa 2001.
2. M. Rappaz, M. Bellet, M. Deville, „Numerical Modeling in Materials Science and Engineering”, Springer-Verlag Berlin Heildelberg 2003.
3. A. Bjorck, G. Dahlquist, „Metody numeryczne”, PWN Warszawa 1987.
4. A.N. Tichonov, A. A. Samarski, „Równania fizyki matematycznej”, WNT Warszawa 1975.
5. L.C. Evans, „Równania różniczkowe cząstkowe”, PWN Warszawa 2002.
6. G.Engeln-Muellges, F. Uhlig, „Numerical Algorithms with C”, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg 1996.

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

1. R. Filipek, Modeling and inverse methods in materials engineering, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków, 2019.
2. J. Stec, J. Tarasiuk, S. Nagy, R. Smulski, J. Gluch, R. Filipek, “Non-destructive investigations of pore morphology of micropore carbon materials”, Ceramics international, 45, (2019), 3483-3491, doi: 10.1016/j.ceramint.2018.11.006.
3. R. Filipek, K. Szyszkiewicz, “Inverse methods in corrosion research and materials degradation”, Ochrona przed Korozją, 60 (10), (2017), 358–363.
4. A. Wierzbicka-Miernik, K. Miernik, R. Filipek, K. Szyszkiewicz, “Kinetics of intermetallic phase growth and determination of diffusion coefficients in solid–solid-state reaction between Cu and (Sn+1at.%Ni) pads”, J Mater Sci, 52, (2017), 10533–10544.
5. K. Szyszkiewicz, J. J. Jasielec, M. Danielewski, A. Lewenstam, R. Filipek, “Modeling of Electrodiffusion Processes from Nano to Macro Scale”, Journal of The Electrochemical Society, 164 (11), (2017), E3559–E3568.
6. J. J. Jasielec, R. Filipek, K. Szyszkiewicz, J. Fausek, M. Danielewski, A. Lewenstam, „Computer simulations of electrodiffusion problems based on Nernst-Planck and Poisson equations”, Computational Materials Science, 63, (2012),75–90.

Additional information:

None