637-3004/01 – Počítačová simulace a modelování v materiálovém inženýrství (PSMMI)

Garantující katedraKatedra neželezných kovů, rafinace a recyklaceKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2014/2015Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DRA30 prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
HLI055 Ing. Josef Hlinka, PhD.
BET37 doc. Ing. Petra Váňová, Ph.D.
VOD37 prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+3
kombinovaná Zápočet a zkouška 14+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Student získá poznatky o různých přístupech k modelování a k predikci struktury a vlastností kovových materiálů, které nacházejí stále širší využití v materiálovém inženýrství. Student získá znalosti potřebné pro volbu optimálního počítačového software pro řešení konkrétního problému. Student získá poznatky o databázových systémech v oblasti materiálového inženýrství. Student bude umět využívat nejrozšířenější software pro predikci struktury a vlastností kovových materiálů (programy THERMOCALC, DICTRA, DIGIMAT, MAT.DB, SYSWELD, atd.) Student bude schopen predikovat strukturu a vlastnosti kovů a slitin v závislosti na parametrech jejich technologického zpracování.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Projekt

Anotace

Cílem předmětu je seznámit studenty s moderními metodami simulace a modelování struktury a vlastností kovových materiálů. Demonstrovat využití základních termodynamických zákonů při predikci termodynamické rovnováhy a multikomponentní difuzní teorie při simulaci evoluce mikrostruktury difuzně řízenými procesy. Seznámit studenty s nástroji umožňujícími predikci vlastností kovů a slitin v závislosti na parametrech jejich technologického zpracování.

Povinná literatura:

DRÁPALA, J. a V. VODÁREK. Počítačová simulace a modelování v materiálovém inženýrství. Studijní opora. Ostrava: VŠB – TU Ostrava, 2013. http://katedry.fmmi.vsb.cz/Opory_FMMI/637/637-Simulace.pdf. http://katedry.fmmi.vsb.cz/Opory_FMMI/637/637-Simulace_priloha.pdf. Software z oblasti materiálového inženýrství. Licence na VŠB – TU Ostrava CALLISTER, William D. a David G. RETHWISCH. Materials science and engineering: an introduction. 8th ed. Hoboken: Wiley, 2010. ISBN 978-0-470-41997-7.

Doporučená literatura:

ŠULC, B. Teorie automatického řízení s počítačovou podporou. Praha: České vysoké učení technické, 1999. ISBN 80-01-01974-8. HILLERT, M. Phase equilibria, phase diagrams and phase transformations: their thermodynamic basis. 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press, 2008. ISBN 978-0-521-85351-4.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Dva kontrolní testy. Aplikace software v materiálovém inženýrství.

E-learning

Není k dispozici.

Další požadavky na studenta

Tři výpočetní programy + návrh simulace technologického procesu

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Role matematického modelování a simulace v moderním materiálovém inže-nýrství. 2. Využití výpočetní techniky při řízení technologických procesů v metalurgii, predikci vlastností a struktury kovových materiálů. Databázové systémy v ob-lasti materiálového inženýrství. 3. Příklady aplikací software ve výuce materiálového inženýrství a výzkumu kovových materiálů (databáze MAT.DB, software Solder Alloys, Software for Materials Science, software Materials Selector, Digimat MSC Software). 4. Metoda CALPHAD – výpočet termodynamické rovnováhy pomocí software THERMOCALC (fázové diagramy – binární, ternární, izotermické řezy). 5. Termodynamické vlastnosti složek a fází, chemických reakcí, rovnovážná a nerovnovážná solidifikace slitin, metastabilní rovnováhy, pararovnovážný stav. 6. Hnací síla při nukleaci, oxidační procesy, Pourbaixovy diagramy, uspořádání slitin na velkou vzdálenost. 7. Simulace kinetiky procesů pomocí software DICTRA – difuzí řízené trans-formace ve slitinách, teorie multisložkové difuze. 8-9. Aplikace software DICTRA v oblasti tepelného zpracování slitin: homoge-nizace slitin, cementace, nitridace, fázové transformace v reálných systémech. Evoluce mikrostruktury – nukleace, růst a hrubnutí fází, precipitační sekvence. 10. Interdifuze ve vícesložkových materiálech. 11. Simulace procesu svařování – software SYSWELD (predikce mikrostruktur-ních změn, tvrdosti, vnitřních napětí a deformací během svařování). 12. Modelování a simulace krystalizačních procesů a rafinace kovů a polovodičů. 13-14. Software pro predikci vlastností kovů a jejich slitin na základě parametrů tepelného zpracování.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2014/2015 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40  25
        Zkouška Zkouška 60  26
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (N3923) Materiálové inženýrství (3911T036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku