Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Advanced materials modeling
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
CIMT-2-111-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Materiałowa
Semestr:
1
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Filipek Robert (rof@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Fundamental knowledge on phenomenological modelling and numerical methods.
Formulation and solution of selected inverse problems.
Application of COMSOL Multiphysics to solution of selected mass, energy and momentum problems in 1D, 2D and 3D geometries.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Ma poszerzoną wiedzę w zakresie matematyki wyższej obejmującą: m.in. równania różniczkowe zwyczaje i cząstkowe, istnienie i jednoznaczność problemów początkowych, brzegowych oraz początkowo-brzegowych, zagadnienia optymalizacji oraz metody ich rozwiązywania IMT2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Referat
M_W002 Ma wiedzę nt. technik i narzędzi programowania z wykorzystaniem programowania równoległego, wykorzystania maszyn wieloprocesorowych, klastrów obliczeniowych i innych zaawansowanych technik obliczeniowych. Ma poszerzoną wiedzę w zakresie metod obliczeniowych i narzędzi informatycznych niezbędnych do projektowania materiałów i modelowania procesów. IMT2A_W02 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Referat
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi komunikować się w języku matematyki ze specjalistami z różnych dziedzin, w tym także z przemysłu. IMT2A_U04 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Referat,
Zaangażowanie w pracę zespołu
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Rozumie znaczenie wpływu inżynierii materiałowej na rozwój nowoczesnych technologii. Rozumie potrzebę dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych i społecznych IMT2A_K01, IMT2A_K03 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Referat,
Zaliczenie laboratorium
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 15 0 0 0 0 15 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Ma poszerzoną wiedzę w zakresie matematyki wyższej obejmującą: m.in. równania różniczkowe zwyczaje i cząstkowe, istnienie i jednoznaczność problemów początkowych, brzegowych oraz początkowo-brzegowych, zagadnienia optymalizacji oraz metody ich rozwiązywania + - - - - + - - - - -
M_W002 Ma wiedzę nt. technik i narzędzi programowania z wykorzystaniem programowania równoległego, wykorzystania maszyn wieloprocesorowych, klastrów obliczeniowych i innych zaawansowanych technik obliczeniowych. Ma poszerzoną wiedzę w zakresie metod obliczeniowych i narzędzi informatycznych niezbędnych do projektowania materiałów i modelowania procesów. + - - - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi komunikować się w języku matematyki ze specjalistami z różnych dziedzin, w tym także z przemysłu. + - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Rozumie znaczenie wpływu inżynierii materiałowej na rozwój nowoczesnych technologii. Rozumie potrzebę dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych i społecznych + - - - - + - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 60 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 5 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 8 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (15h):

1) Selected ordinary and partial differential equations used in design and technology of materials.

2) Mass, energy and momentum balance equations. Constitutive equations. Initial and boundary conditions.

3) Steady-state and non-steady-state (evolutional) problems.

4) Specialized software for solving of mass, energy and momentum transport.

5) Numerical methods of solving of boundary and initial-boundary-value problems in materials science (finite difference method, method of lines, finite element methods, finite volume method).

6) Inverse problems and optimization tasks in materials science and methods of theirs solving.

7) Specialized software for solving inverse problems and optimization.

8) Methods and tools of parallel programming. Use of multiprocessor computers, clusters and advanced computer techniques for solving problems in materials science.

Zajęcia seminaryjne (15h):

Solutions of selected problems in materials science using specialized software: Comsol Multiphysics, Matlab, C/C++, VBA Excel in 1D, 2D i 3D geometries: gradient materials, ion-selective membranes, carbonation of steel, corrosion of rebars in concrete, ionic channels, optimization of furnace lining geometry bazed on thermocouple readings, diffusion soldering of electronic materials.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Zajęcia seminaryjne: 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:

The necessary conditions for obtaining the course credit are:
1. Presence at least 75% of lectures
2. Obtaining a grade of at least 3.0 from the seminar

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Zajęcia seminaryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

0.6*exam_note+0.4*seminar_note

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

Each case will be discussed individually.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Basic skills in C/C++, VBA programing.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. M. Rappaz, M. Bellet, M. Deville, Numerical Modeling In Materials Science and Engineering, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2003
2. R.L. Burden, J.D. Faires, Numerical Analysis third edition, Prindle, Weber & Schmidt, Boston 1988.
3. A. Quarterioni, Numerical Models for Differential Problems, Springer 2009.
4. M.E. Glicksman, Diffusion in Solids, JohnWiley & Sons 2000.
5. D. Britz, Digital Simulation in Electrochemistry, Springer, 3rd Ed. 2005.
6. E.B. Tadmor, R.E. Miller, R.S. Elliott, MContinuum Mechanics and Thermodynamics: From Fundamental Concepts to Governing Equations, Cambridge University Press 2012.
7. H.P. Langtangen, Computational Partial Differential Equations, Springer; 2nd Ed. 2003.
8. P. Šolin, Partial Differential Equations and Finite Element Method, Wiley-Interscience, 2006.
9. P. A. Nikrityuk, Computational Thermo-Fluid Dynamics, in Materials Science and Engineering,Wiley-VCH 2011.
10. R. Filipek, Modeling and inverse methods in materials engineering, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków, 2019.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. R. Filipek, “Interdiffusion in Multi-Component Systems Showing Variable Intrinsic Diffusivities”, Solid State Phenomena, 72, (2000), 165-170.
2. B. Bożek, R. Filipek, K. Holly, C.Mączka, “Distribution of Temperature in Three-Dimmensional Solids”, Opuscula Mathematica, 20, (2000) 27-40.
3. J. Nowacki, M. Danielewski, R. Filipek, “Brazed joints evaluation and computer modelling of mass transport in multi-component systems in the AuNi solder-14-5 PH joints”, J. Mat. Proc. Techn., 157-158, (2004), 213-220.
4. 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.
5. A. Wierzbicka-Miernik, K. Miernik, J. Wojewoda-Budka, K. Szyszkiewicz, R. Filipek, L. Litynska-Dobrzyńska, A. Kodentsov, P. Zięba, „Growth kinetics of the intermetallic phase in diffusion-soldered Cu-5 at.%Ni/Sn/Cu-5 at.%Ni interconnections, Materials Chemistry and Physics, 142 (2–3), (2013), 682–685.
6. 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.
7. R. Filipek, Modeling and inverse methods in materials engineering, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków, 2019.

Informacje dodatkowe:

Brak