Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Computer modeling of the casting solidification
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
OKWP-2-201-WP-s
Wydział:
Odlewnictwa
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Wirtualizacja Procesów Odlewniczych
Kierunek:
Komputerowe wspomaganie procesów inżynierskich
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Burbelko Andriy (abur@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Zapoznanie się z celami, możliwościami, podstawami teoretycznymi i praktyką stosowania modelowania komputerowego technologii wykonywania odlewów.

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, który zaliczył moduł (przedmiot) wie i rozumie podstawy modelowania komputerowego krystalizacji stopów odlewniczych (CAST CAE) KWP2A_W03 Aktywność na zajęciach
M_W002 Student wie i rozumie podstawy modelowania komputerowego krystalizacji stopów odlewniczych (CAST CAE) KWP2A_W03 Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student umie analizować i interpretować wyniki modelowania krzepnięcia odlewów, a na tej podstawie oceniać poprawność wybranej technologii ich wykonywania. KWP2A_U02 Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student potrafi na podstawie wyników symulacji komputerowej podejmować decyzje o poprawności zaprojektowanej technologii wykonywania odlewu lub o jej ewentualnej zmianie. KWP2A_K01, KWP2A_K04 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
30 15 0 15 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, który zaliczył moduł (przedmiot) wie i rozumie podstawy modelowania komputerowego krystalizacji stopów odlewniczych (CAST CAE) + - + - - - - - - - -
M_W002 Student wie i rozumie podstawy modelowania komputerowego krystalizacji stopów odlewniczych (CAST CAE) + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student umie analizować i interpretować wyniki modelowania krzepnięcia odlewów, a na tej podstawie oceniać poprawność wybranej technologii ich wykonywania. + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi na podstawie wyników symulacji komputerowej podejmować decyzje o poprawności zaprojektowanej technologii wykonywania odlewu lub o jej ewentualnej zmianie. + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 80 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 30 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (15h):

Cel, zakres i możliwości modelowania komputerowego. Charakterystyka metod numerycznych.
Klasyfikacja sposobów modelowania krzepnięcia odlewów.
Warunki jednoznaczności w modelowaniu krystalizacji.
Uwzględnienie ciepła przemian fazowych i zmienności parametrów termofizycznych.
Możliwości i charakterystyka komercyjnych pakietów oprogramowania CAST CAE.
Modelowanie krystalizacji w warunkach nierównowagowych, uwzględnienie zarodkowania i wzrostu kryształów.
Symulacja numeryczna specjalistycznych technologii odlewniczych.

Ćwiczenia laboratoryjne (15h):

1. Podstawy pracy z oprogramowaniem komercyjnym typu CAST CAE
2. Import i naprawa geometrii. Generowanie siatki.
3. Opis warunków jednoznaczności.
4. Uruchomienie obliczeń i kontrola przebiegu symulacji
5. Analiza wyników modelowania i przygotowanie sprawozdań.
6. Wnioskowanie o korektach lub poprawności technologii.
7. Modelowanie specjalnych procesów technologicznych wykonania odlewów.

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:

Ćwiczenia laboratoryjne:
– Obecność obowiązkowa: Tak
– Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.

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. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa na podstawie ocen z wykonywania zadań laboratoryjnych z uwzględnieniem aktywności na wykładach (60:40)

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

Student powinien odrobić zaległości w terminie uzgodnionym z osobą prowadzącą

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Biegła obsługa komputera.
Student zna i rozumie podstawowe pojęcia związane z krystalizacją odlewów.
Student zna i rozumie podstawy techniki cieplnej.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. WiśniewskiS. , T.S. Wiśniewski: Wymiana ciepła, WNT, 1994.
2. E. Fraś: Krystalizacja metali, PWN, W-wa, 2003.
3. W. Kapturkiewicz: Modelowanie krystalizacji odlewów żeliwnych. Wyd. Akapit, 2003.
4. A. Burbelko: Mezomodelowanie krystalizacji metodą automatu komórkowego. Seria Rozprawy Monografie, nr 135, Kraków, UWND, 2004.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1) A.A. Burbelko, J. Początek, M. Królikowski: Application of Averaged Voronoi Polyhedron in the Modelling of Crystallisation of Eutectic Nodular Graphite Cast Iron. Archives of Foundry Engineering. Vol. 13, Iss. 1, 2013, p.134-140.
2) A.A. Burbelko, D. Gurgul, W. Kapturkiewicz, J. Początek, M. Wróbel: Stochastic nature of the casting solidification displayed by micro-modelling and cellular automata method. Solid State Phenomena. Vol. 197, 2013, pp. 101-106.
3) D. Szeliga, K. Kubiak, A. Burbelko, R. Cygan, W. Ziaja: Modelling of grain microstructure of IN-713C castings. Solid State Phenomena. Vol. 197, 2013, pp. 83-88.
4) D. Gurgul, A.Burbelko, M.Górny, W. Kapturkiewicz: Thin wall ductile iron castings modeling by cellular automaton. in: EPD Congress 2013, ed. by M.L. Free, A.H. Siegmund. TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), John Wiley & Sons, Inc., 2013, p. 47-54.
5) A. Burbelko, J. Początek: Averaged Voronoi polyhedron in the diffusion controlled solidification modeling. The TMS 2013 Annual Meeting Supplemental Proceedings. TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), John Wiley & Sons, Inc., 2013, p. 523-530.
6) Wykorzystanie programów komputerowych do obliczeń termodynamicznych w procesach metalurgicznych : metoda CALPHAD — [The use of computer programs for thermodynamic calculations in metallurgy processes : the CALPHAD method] / oprac. A. Burbelko, M. Wróbel // W: Procesy metalurgiczne i odlewnicze stopów żelaza : podstawy fizykochemiczne / Mariusz Holtzer. — Warszawa : Wydawnictwo Naukowe PWN, 2013. — ISBN: 978-83-01-17362-3. — S. 512–542.
7) A. Burbelko, J. Początek: Application of Averaged Voronoi Polyhedron in the modeling of peritectic transformation. W: CSSCR2013 : the 3rd international symposium on Cutting edge of Computer Simulation of Solidification, Casting and Refining : May 20–23, 2013, Stockholm, Sweden and Helsinki, Finland : abstracts book. — [Finland : s. n.], 2013. — S. 45
8) W. Kapturkiewicz, A. Burbelko, M.Górny: Computer modeling of ductile iron solidification for thin walled casting. W: CSSCR2013 : the 3rd international symposium on Cutting edge of Computer Simulation of Solidification, Casting and Refining : May 20–23, 2013, Stockholm, Sweden and Helsinki, Finland : abstracts book. — [Finland : s. n.], 2013. — S. 81–82
9) D. Gurgul, A. Burbelko, M. Wróbel, W. Kapturkiewicz, E. Guzik: Numerical forecasting of density changes of nodular cast iron during solidification by cellular automaton. W: CSSCR2013 : the 3rd international symposium on Cutting edge of Computer Simulation of Solidification, Casting and Refining : May 20–23, 2013, Stockholm, Sweden and Helsinki, Finland : abstracts book. — [Finland : s. n.], 2013. — S. 126.
10) A. Burbelko, J. Początek, D. Gurgul, M. Wróbel: Using of the Averaged Voronoi Polyhedron for the uninodular solidification modeling : [abstract] W: Solidification and gravity’13 : sixth international conference : Miskolc–Lillafüred, Hungary, September 2–5, 2013. — [Miskolc : University of Miskolc], 2013. — S. 27. — Bibliogr. s. 27
11) A. Burbelko, D. Gurgul, W. Kapturkiewicz, E. Guzik: Modeling of the density changes of nodular cast iron during solidification by CA-FD method : [abstract] W: Solidification and gravity’13 : sixth international conference : Miskolc–Lillafüred, Hungary, September 2–5, 2013. — [Miskolc : University of Miskolc], 2013. — S. 45.
12) M. Wróbel, A. Burbelko, D. Gurgul: Modelowanie zmian gęstości żeliwa sferoidalnego podczas krystalizacji za pomocą automatu komórkowego — Modelling of change in density of nodular cast iron during solidification using cellular automaton. W: XLI Szkoła Inżynierii Materiałowej : Kraków – Krynica, 24–27 IX 2013 : monografia / pod red. Jerzego Pacyny ; Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej. — Kraków : Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, 2013 + dysk Flash. — Na okł. tyt.: Prace XLI Szkoły Inżynierii Materiałowej. — ISBN: 978-83-63663-35-3. — S. 369–373.
13) R. Dańko, J. Dańko, A. Burbelko, M. Skrzyński: Core blowing process – assessment of core sands properties and preliminary model testing. Archives of Foundry Engineering / Polish Academy of Sciences. Commission of Foundry Engineering. — 2014, vol. 14, iss. 1, s. 25–28
14) A. A. Burbelko, J. Początek: Analiza rozkładu węgla w ziarnie eutektycznym żeliwa sferoidalnego metodą uśrednionego wielościanu Voronoia. Archives of Foundry Engineering / Polish Academy of Sciences. Commission of Foundry Engineering. — 2013 vol. 13 spec. iss. 2, s. 29–34
15) A. A. Burbelko, D. Gurgul, M. Królikowski, M. Wróbel: Cellular automaton modeling of ductile iron density changes at the solidification time. Archives of Foundry Engineering / Polish Academy of Sciences. Commission of Foundry Engineering. — 2013 vol. 13 iss. 4, s. 9–14
16) D. Szeliga, K. Kubiak, A. Burbelko, M. Motyka, J. Sieniawski: Modeling of Directional Solidification of Columnar Grain Structure in CMSX-4 Nickel Based Superalloy Casting. in: Journal of Materials Engineering and Performance. 2014, vol. 23, no. 3, p. 1088-1095, DOI: 10.1007/s11665-013-0820-8
17) W. Kapturkiewicz, A. Burbelko, M. Górny: Undercooling, Cooling Curves and Nodule Count for Near-eutectic Thin-walled Ductile Iron Castings. In: ISIJ International, 2014, Vol. 54, No. 2, pp. 288–293, DOI: http://dx.doi.org/10.2355/isijinternational.54.288
18) A.A. Burbelko, J. Początek, D. Gurgul, M. Wróbel: Using of the Averaged Voronoi Polyhedron for the Equiaxed Solidification Modeling. In: Materials Science Forum, Vols. 790-791 (2014) pp. 91-96, Doi:10.4028/www.scientific.net/MSF.790-791.91
19) A.A. Burbelko, D. Gurgul, W. Kapturkiewicz, E. Guzik: Modeling of the Density Changes of Nodular Cast Iron During Solidification by CA-FD Method. In: Materials Science Forum, Vols. 790-791 (2014) pp. 140-145, DOI:10.4028/www.scientific.net/ MSF.790-791.140
20) A. Burbelko, J. Początek, D. Gurgul, P. Malatyńska, M. Wróbel: Averaged Voronii polyhedron in the peritectic transformation modelling. Inżynieria Materiałowa. 2014, nr 2, 97-101.
21) A. Burbelko, J. Początek, D. Gurgul and M. Wróbel: Micromodeling of the Diffusion-Controlled Equiaxed Peritectic Solidification. Steel Research Int. 2014, 6, 1010-1017. DOI: 10.1002/srin.201300174
22) M. Wróbel, A. Burbelko: Metoda CALPHAD – nowoczesna technika pozyskiwania danych termodynamicznych. Archives of Foundry Engineering, 2014, V. 14, Special Issue 3, 79-84.
23) A. Burbelko, J. Początek: Modelowane wzrostu dyfuzyjnego ziaren równoosiowych metodą uśrednionego wielościanu Voronoia. Archives of Foundry Engineering, 2014, V. 14, Special Issue 3, 15-20.
24) A.A. Burbelko, D. Gurgul, W. Kapturkiewicz, M. Wróbel, M. Królikowski: Możliwości mikromodelowania krystalizacji żeliwa z grafitem kulkowym. Polska Metalurgia w latach 2011-2014. Monografia. Red. K. Świątkowski. Komitet Metalurgii PAN. Kraków, 2014. 407-420.
25) M. Królikowski, A. Burbelko, D. Kwaśniewska-Królikowska: Wykorzystanie tomografii komputerowej w defektoskopii odlewów z żeliwa sferoidalnego, Archives of Foundry Engineering, 2014, V. 14, Iss 4., pp. 71-16.
26) A. Burbelko, W. Kapturkiewicz: Undercooling, cooling curves and nodule count for hypo-, hyper- and eutectic thin-walled ductile iron castings. In.: Advances in the Science and Engineering of Casting Solidification. An MPMD Symposium Honoring Doru Michael Stefanescu. TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), March 15-19, 2015, Orlando, Florida, USA, 2015, pp. 313-321.
27) A. Burbelko, D. Gurgul, E. Guzik, W. Kapturkiewicz: Cellular Automaton Simulation for Volume Changes of Solidifying Nodular Cast Iron. Archives of Metallurgy and Materials, 2015, V. 60, Iss. 3B, pp. 2379-2384. DOI: 10.1515/amm-2015-0388.
28) M. Wróbel, A. Burbelko, D. Gurgul: Modelling of change in density of nodular cast iron during solidification using cellular automaton. Archives of Metallurgy and Materials, 2015, V. 60, Iss. 4, pp. 2709-2713. DOI: 10.1515/amm-2015-0436.
29) M. Wróbel, A. Burbelko, D. Gurgul: Modelowanie początkowego etapu wzrostu austenitu z przechłodzonej cieczy w układzie Fe-C-Si metodą pola fazowego. Archives of Foundry Engineering, 2015, V. 15, Iss. 4, pp. 159-162.
30) T. Wiktor, A. Burbelko: Symulacja spiętrzania stopu w komorze zimnokomorowej maszyny ciśnieniowej. Archives of Foundry Engineering, 2015, V. 15, Iss. 4, pp. 151-154.

Informacje dodatkowe:

Do dyspozycji w Katedrze Inżynierii Stopów i Kompozytów Odlewanych:
1. D.M. Stefanescu. Science and Engineering of Casting Solidification. II ed. Springer, 2009
2. J.A. Dantzig, M. Rappaz. Solidification. EPFL Press. 2009