MODELOWANIE W TECHNOLOGII MATERIAŁÓW

I. Wykłady W

Semestr VI 30 godz. Egzamin

Wprowadzenie do wykorzystania metod modelowania do komputerowego wspomagania prac inżynierskich w technologii materiałów. Modelowanie fizyczne i matematyczne. Przykłady opracowania przemysłowych technologii przetwórstwa metali za pomocą modelowania (2).

Podstawy teoretyczne modeli matematycznych procesów przetwórstwa metali. Zadania brzegowe. Podstawy rozwiązania zadań cieplnych, krzepnięcia oraz dyfuzji. Wariacyjne sformułowanie zadania cieplnego (2). Zadania związane ze sprężystym i plastycznym odkształceniem metali, ich sformułowanie w postaci układu równań różniczkowych oraz wariacyjne (2). Zadania teorii płynów. Równania przepływu dynamicznego (Naviera-Stokesa) (2).

Metody numerycznego rozwiązania zadań brzegowych do celów modelowania technologii materiałów. Metoda różnic skończonych (MRS) - różnicowa aproksymacja pochodnych, aproksymacja warunków brzegowych, rozwiązywanie zagadnień ustalonego i nieustalonego przewodzenia ciepła, metody rozwiązywania układów równań różnicowych (2). Metoda Elementów Skończonych (MES), ogólna charakterystyka (2).

Modelowanie fizyczne w technologii materiałów. Teoria podobieństwa. Podstawy teorii eksperymentu czynnikowego. Zadanie optymalizacyjne (4).

Modelowanie zmiany mikrostruktury i własności metali w procesach przetwórstwa metali (4).

Praktyczne zastosowanie modelowania do projektowania technologii materiałów. Symulacja komputerowa procesów kucia z pomocą programów FORGE3 i QForm (2). Zastosowanie technik komputerowych do projektowania optymalnych parametrów wybranych procesów w technologii materiałów. Charakterystyka i wykorzystanie programów Drawing2d i Rolling3 do modelowania procesów przeróbki plastycznej (4). Modelowanie numeryczne procesów ciągłego odlewania stali (2). Symulacja procesów dyfuzji (2).

III. Ćwiczenia laboratoryjne – CL

Semestr VI 30 godz.

1. Modelowanie naprężenia uplastyczniającego za pomocą metody najmniejszych kwadratów.

2. Napisanie i uruchomienie programu do modelowania za pomocą MRS nagrzewania wsadu przed plastyczną przeróbką na gorąco (4).

3. Opracowanie w oparciu o MRS programu do modelowania procesu krzepnięcia stali podczas ciągłego odlewania slabów (6);

4. Projektowanie planów gniotów i kształtu ciągadła w procesie ciągnienia drutu za pomocą programu Drawing2d (4).

5. Modelowanie za pomocą programu Rolling3 walcowania profili w wykrojach (6).

6. Opracowanie programu do optymalizacji procesów przetwórstwa metali w oparciu o teorii eksperymentu czynnikowego (4).

7. Modelowanie zmiany mikrostruktury stali podczas walcowania blach na gorąco (6).

VI. Autor opracowania Prof. Dr hab. inż. Andriy Milenin

VII Dostępne podręczniki:

1. Kleiber M. Komputerowe metody mechaniki ciał stałych, PWN, Warszawa, 1995.

2. Pietrzyk M., Metody numeryczne w przeróbce plastycznej metali, Skrypt AGH, Kraków 1992.

3. Zienkiewicz O.C. Metoda elementów skończonych, PWN, Warszawa, 1972.

4. Danchenko V., Dyja H., Lesik L. Maskin L. Milenin A. Technologia i modelowanie procesów walcowania w wykrojach. Częstochowa: Wydawnictwo WIMPIFS PCZ, 2002. – 598 s.

5. Kuziak R. Matematyczne modelowanie zmian mikrostrukturalnych podczas nagrzewania, przeróbki cieplno-plastycznej i chłodzenia stali perlitycznych. – Gliwice: Prace IMŻ, 2. – 1997.

6. Malinowski Z. Numeryczne modele w przeróbce plastycznej i wymianie ciepła // AGH, 2005.

MIInf2. MODELOWANIE W TECHNOLOGII MATERIAŁÓW

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z metodami analizy procesów w technologii materiałów za pomocą metod modelowania numerycznego i fizycznego. Występujące w procesach przetwórstwa stali zjawiska mają różnorodny charakter. Modelowanie tych zjawisk, które z fizycznego punktu widzenia opisane są szeregiem różniczkowych równań cząstkowych, wymagają wykorzystania zaawansowanych metod numerycznych. W trakcie wykładów i ćwiczeń laboratoryjnych studenci poznają opis matematyczny poszczególnych procesów wytwarzania i przetwórstwa stali, jak również zaawansowane metody numeryczne, umożliwiające komputerową symulację procesów. Przedmiot jest przygotowaniem do rozumnego korzystania z programów symulacji komputerowej oraz metod modelowania fizycznego podczas analizy procesów w technologii materiałów .

MIInf2. MODELLING IN MATERIAL ENGINEERING

The aim of the lecture is the familiarizing the students with the methods of numerical and physical modelling in material processing technologies. The phenomena acting in the processing of steel have varied nature. The numerical modelling of such problems, which from physical point of view are described with the help of partial differential equations, require advanced numerical methods. By taking part in the lectures and classes students get to know the mathematical description of the steel manufacturing processes and gain skills in working with existing programs of computer simulation of metallurgical processes. The lecture is the preparation for rational using of the programs for computer modelling and methods of physical modelling of material processing technologies.