637-3004/03 – 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 zavedení2019/2020Rok 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

Průběžné ověření studijních výsledků: • prezenční forma studia – 2 písemné testy, aplikace software v materiálovém inženýrství.; • kombinovaná forma studia – 1 semestrální projekt. Závěrečné ověření studijních výsledků: • písemná a ústní zkouška.

E-learning

http://katedry.fmmi.vsb.cz/Opory_FMMI/637/637-Simulace.pdf http://katedry.fmmi.vsb.cz/Opory_FMMI/637/637-Simulace_priloha.pdf

Další požadavky na studenta

Čtyři 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 inženýrství. 2. Využití výpočetní techniky při řízení technologických procesů v metalurgii, predikci vlastností a struktury kovových materiálů. 3. Databázové systémy ve výuce materiálového inženýrství a výzkumu kovových materiálů (databáze MAT.DB, software JMatPro, software Materials Science, software Materials Selector, software CASTI, software Kovy). 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 síly při nukleaci, oxidační procesy, Pourbaixovy diagramy, uspořádání slitin na velkou vzdálenost. 7. Simulace kinetiky procesů pomocí software DICTRA – difuzí řízené transformace ve slitinách, teorie multisložkové difuze. 8-9. Aplikace software DICTRA v oblasti tepelného zpracování slitin: homogenizace 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 mikrostrukturních změn, tvrdosti, vnitřních napětí a deformací během svařování). 12. Modelování a simulace krystalizačních procesů a rafinace kovů a polovodičových materiálů. 13-14. Software Digimat pro predikci vlastností kovů a jejich slitin.

Podmínky absolvování předmětu

Podmínky absolvování jsou definovány pouze pro konkrétní verzi předmětu a formu studia

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2021/2022 (N0715A270002) Materiálové inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2021/2022 (N0715A270002) Materiálové inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2020/2021 (N0715A270002) Materiálové inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2020/2021 (N0715A270002) Materiálové inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (N0715A270002) Materiálové inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (N0715A270002) Materiálové inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku