Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Modeling of structure and strength evolution during plastic deformation of metals
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
NIMN-2-310-s
Wydział:
Metali Nieżelaznych
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Metali Nieżelaznych
Semestr:
3
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr inż. Sułkowski Bartosz (sul5@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

W ramach przedtmiotu studenci poznają modele matematyczne opisujące rozwój struktury i własności fizyko-mechanicznych w odkształcanych stopach metali. Zdobywają wiedzę jakie parametry fizyczne są istotne z punktu widzenia modelowania struktury i własności materiałów metalicznych. Prezentowane są również numeryczne metody obliczeniowe oraz techniki optymalizacjie. Studenci uczą się implementacji przedstwionych modeli i doboru odpowiednich metod numerycznych do przeprowadzenia symulacj.

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 Student zna modele matematyczne opisujące ewolujcję struktury i własności odkształcanych materiałów metalicznych. IMN2A_W06 Aktywność na zajęciach
M_W002 Student zna metody numeryczne stosowane w obliczeniach naukowych. IMN2A_W08 Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi przeprowadzić obliczenia stosując wybrany przez siebie język programowania i/lub środowisko programistyczne. IMN2A_U01 Wykonanie ćwiczeń
M_U002 Student potrafi zapozanc się z nowym językiem programowania odpowiednim do rozwiązania danego problemu. IMN2A_U06 Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student podejmuje inicajtywę i stara się rozwiązać problem implementując odpowiedni algorytm. IMN2A_K02 Aktywność na zajęciach
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
60 30 0 30 0 0 0 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 Student zna modele matematyczne opisujące ewolujcję struktury i własności odkształcanych materiałów metalicznych. + - - - - - - - - - -
M_W002 Student zna metody numeryczne stosowane w obliczeniach naukowych. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi przeprowadzić obliczenia stosując wybrany przez siebie język programowania i/lub środowisko programistyczne. - - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi zapozanc się z nowym językiem programowania odpowiednim do rozwiązania danego problemu. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student podejmuje inicajtywę i stara się rozwiązać problem implementując odpowiedni algorytm. + - - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 100 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 10 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 15 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 3 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):

1. Introduction
Basic information about metals, deformation, mathematical description of deformation and hardening

2. Work hardening mechanisms in single crystals (fcc, hcp and bcc)
Description of work hardening mechanisms during plastic deformation of fcc, hcp and bcc single crystals. The impact of crystal structure, orientation, purity, temperature and strain rate. Description of work hardening stages, examples.

3. Work hardening in bulk materials
Description of work hardening mechanisms in deformed bulk materials

4. Precipitation hardening
Role of second phase during work hardening, impact of heat treatment on work hardening.

5. Role of temperature and strain rate during plastic deformation of metals
Description and examples of the role of temperature and strain rate during plastic deformation

6. Severe plastic deformation of metals (SPD)
Severe plastic deformation concepts and ideas, description of deformation. Methods of SPD and differences between them.

7. Models of work hardening
Description of basic models of work hardening, role of temperature, strain rate, structure

8. Modeling of structure and strength evolution during plastic deformation
The concepts of modeling the structure and strength during plastic deformation
Modeling during large strain work hardening

9. Estrin-Toth model, Zehetbauer model, others

10. Introduction to texture formation in metals

The basics of texture, Euler angles, definition, components, examples of texture for fcc, bcc nad hcp material

11. The impact of texture on work hardening of metals
Examples of texture effect on work hardening characteristics during plastic deformation, evolution of texture

12. Modeling of texture – Sachs and Taylor model
Description of Sachs model, Taylor model, viscoplastic models, others

13. Implementation of work hardening models
Examples of implementation of work hardening models, minimization methods, examples

Ćwiczenia laboratoryjne (30h):

1. Modeling of structure and strength evolution during plastic deformation
2. Implementations of work hardening models of metals in Matlab
3. Modeling during large strain work hardening
4. Implementation of Zehetbauer model and/or Estrin-Toth model in Matlab
5. Modeling of texture formation during plastic deformation
6. Implementation of texture evolution models in Matlab

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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

A test at the end of the semester

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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu.
Sposób obliczania oceny końcowej:

0.5 examination grade + 0.5 project grade

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

An extra labs at the end of a semester

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. The Plastic Deformation of Matals/ R.W.K. Honeycombe, London, 1984
2. Crystal-Plasticity Fundamentals, Henry R. Piehler, ASM Handbook Volume 22A, 2009 ASM International
3. Zehetbauer M, Seumer V (1993) Cold work hardening in stages IV and V of F.C.C. metals—I. Experiments and interpretation/ Acta Metall Mater 41:577–588
4. Zehetbauer M (1993) Cold work hardening in stages IV and V of F.C.C. metals—II. Model fits and physical results. Acta Metall Mater 41:589–599
5. A Comprehensive Mathematical Formulation of an Extended Taylor-Bishop-Hill Model Featuring Relaxed Constraints,the Renouard-Wintenberger Theory and a Strain Rate Sensitivity Model, P. Van Houtte, Textures and Microstructures, 1988, Vols. 8 & 9, pp. 313-350

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Evolution of strength and structure during SPD processing of Ti–45Nb alloys: experiments and simulations/
B. Sulkowski, A. Panigrahi, K. Ozaltin, M. Lewandowska, B. Mikułowski, M. Zehetbauer/J Mater Sci (2014) 49:6648–6655
2. Work Hardening of Magnesium Single Crystals Deformed to Stage B at Room Temperature/ B. Sułkowski, B. Mikułowski/ ACTA PHYSICA POLONICA A
3. Deformation behavior of AZ61 magnesium alloy systematically rolled and annealed at 450 °C/ B. Sułkowski, P. Pałka/ Kovove Materialy
4. Mechanical properties and structure evolution of the AZ91 magnesium alloy after hot rolling and annealing/ B. Sułkowski, G. Boczkal/ Metallurgy and Foundry Engineering

Informacje dodatkowe:

Brak