«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов»





Скачать 232.06 Kb.
Название«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов»
Дата публикации10.11.2014
Размер232.06 Kb.
ТипУчебно-методический комплекс
100-bal.ru > Информатика > Учебно-методический комплекс
Некоммерческая организация «Ассоциация московских вузов»

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования
Московский государственный индустриальный университет

ГОУ ВПО МГИУ

Научно-образовательный материал

«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов»

Состав научно-образовательного коллектива:

Дмитриева Ю.В., к.т.н., доцент

Стрижевская Е.М., к.п.н., доцент

Москва 2010 г.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ

150501


Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов

1. Цели и задачи дисциплины

1.1. Цели дисциплины


Научить составлению и использованию основных компьютерных моделей для изучения процессов формирования атомной и кристаллической структуры твердых тел и их изменений при внешних воздействиях, а также для изучения механизмов, связывающих структуру и свойства твердых тел.

1.2. Задачи дисциплины


Овладение теоретическими и практическими методами моделирования; получение навыков составления компьютерных моделей и анализа расчетных результатов; ознакомление с основными методами исследования моделей в материаловедении.

2. Требования к уровню освоения дисциплины

2.1. Уровень освоения дисциплины


В результате изучения дисциплины студенты должны знать:

Требования, предъявляемые к компьютерным моделям.
Основные принципы компьютерного моделирования.
Методы анализа поведения моделей.

В результате изучения дисциплины студенты должны уметь:

Ставить задачи моделирования и составлять алгоритмы, позволяющие устанавливать механизм процессов, происходящих в твердых телах

2.2. Связь с предшествующими дисциплинами


Физика (механика, основы квантовой механики, статистическая физика)
Теория вероятностей
Материаловедение
Физические свойства материалов

3. Виды учебных занятий по дисциплине и их объёмы (в часах)





Вид учебных занятий

Всего

Семестры




10

Общая трудоемкость дисциплины

85

85

Аудиторная нагрузка

34

34

Лекции

17

17

Практические занятия (семинары)

17

17

Лабораторный практикум

0

0

Самостоятельная работа

51

51

Курсовой проект (работа)

-

-

Вид промежуточной аттестации




зачет

4. Содержание дисциплины

4.1. Тематическое содержание дисциплины


Тема 1. Введение. Принципы создания компьютерных моделей
Обзор некоторых научных проблем, решаемых методами компьютерного моделирования. Краткая демонстрация компьютерных моделей: молекулярная динамика и метод Монте-Карло; решеточный газ и метод метрополиса; перколяция на двухмерной решетке и фазовые переходы; фрактальный рост дендритного кристалла. Принципы создания компьютерных моделей ("цель расчетов - понимание , а не числа").Использование размерностей и внутренняя система единиц. Обзор некоторых языков, используемых при компьютерном моделировании, их достоинства и недостатки - удобство среды программирования, визуализация результатов, скорость и т.д.

Тема 2. Молекулярная динамика
Молекулярная динамика: потенциал менжатомного взаимодействия; центральные и нецентральные потенциалы. Атомная структура, дальний и ближний порядок. Методы интегрирования дифференциальных уравнений движения (Эйлера, Верле, Бимана-Шофилда, Штермера); сохранение энергии в различных методах. Принципиальная структура компьютерной программы. Выводимые значения. Бинарная корреляционная функция. Применение молекулярной динамики: колебания решетки; поверхностное натяжение; термическое расширение. Применение молекулярной динамики: дислокации и их скольжение; границы зерен и их движение. Применение молекулярной динамики: мартенситное превращение; плавление и кристаллизация; испарение и конденсация; распределение скоростей; изменение энергии при нагреве и охлаждении; изменение бинарной корреляционной функции при фазовых превращениях.

Тема 3. Методы Монте-Карло
Методы Монте-Карло. Примеры применения метода Монте-Карло. Анализ погрешностей и применимость метода. Случайные блуждания. Модель решеточного газа. Метод Метрополиса и его применения для анализа структуры жидкости и твердого тела.

Тема 4. Фазовые переходы и перколяция
Фазовые переходы и перколяция. Задача о перколяции и ее применения. Критические показатели и понятие о ренорм-преобразовании. Связь с фазовыми переходами. Фракталы, фрактальная размерность и их применение. Рост фрактального дендрита из газовой фазы. (агрегация, ограниченная диффузией).

Тема 5. Моделирование диаграмм фазового равновесия
Моделирование диаграмм фазового равновесия. Общая теория фазовых переходов I и II рода. Термодинамический потенциал Гиббса в зависимости от состава. Регулярные растворы. Энергия смешения. Типы диаграмм фазового равновесия.

4.2. Разделы дисциплины и виды занятий


Раздел дисциплины

Всего

Количество часов

Самостоя- тельная работа

Аудиторные занятия

Лекции

Практи- ческие занятия

Лабора- торный практикум

Семестр 10

Тема 1. Введение. Принципы создания компьютерных моделей

12

9

2

1




Тема 2. Молекулярная динамика

18

11

3

4




Тема 3. Методы Монте-Карло

17

10

3

4




Тема 4. Фазовые переходы и перколяция

19

10

5

4




Тема 5. Моделирование диаграмм фазового равновесия

19

11

4

4




Итого

85

51

17

17

0

4.3. Содержание дисциплины по видам занятий

4.3.1. Лекции


Раздел дисцип- лины (тема)

Название лекции

Кол-во часов




Семестр 10

Тема 1.

Введение. Принципы создания компьютерных моделей

2










Тема 2.

Молекулярная динамика

3










Тема 3.

Методы Монте-Карло

3










Тема 4.

Фазовые переходы и перколяция

5










Тема 5.

Моделирование диаграмм фазового равновесия

4










Итого

17









4.3.2. Практические занятия (семинары)





Раздел дисцип- лины (темы)

Содержание практического занятия (семинара)

Кол-во часов




Семестр 10

Тема 1.

Введение. Принципы создания компьютерных моделей

1










Тема 2.

Молекулярная динамика

4










Тема 3.

Методы Монте-Карло

4










Тема 4.

Фазовые переходы и перколяция

4










Тема 5.

Моделирование диаграмм фазового равновесия

4










Итого

17









4.3.3. Лабораторный практикум


Не предусмотрено программой

4.4. Самостоятельная работа студентов


Номера недель

Раздел дисцип- лины (тема)

Вид самостоятельной работы

Название (содержание) работы

Кол-во часов




Семестр 10

1, 2

Тема 1

Самостоятельное изучение

Основные понятия и определения.

9




4-6

Тема 2

Самостоятельное изучение

Термическое расширение. Модули упругости.

11




8-10

Тема 3

Самостоятельное изучение

Концентрация вакансий. Распад твердых растворов. Упорядочение.

10




12-14

Тема 4

Самостоятельное изучение

Критические показатели. Фазовые переходы I и II рода.

10




15, 16

Тема 5

Самостоятельное изучение

Построение диаграмм фазового равновесия.

11




Итого

51






5. Текущий контроль успеваемости и промежуточная аттестация

5.1. Текущий контроль успеваемости

5.1.1. Контроль самостоятельной работы студентов




5.1.2. Текущий контроль знаний студентов

Текущий контроль знаний (ТКЗ) студентов (в часы практических занятий)




Раздел дисцип- лины (тема)

Содержание ТКЗ

Кол-во часов




Семестр 10

Текущий контроль знаний в 10 семестре










Тема 1

Введение. Принципы создания компьютерных моделей

2










Тема 2

Молекулярная динамика

3










Тема 3

Методы Монте-Карло

3










Тема 4

Фазовые переходы и перколяция

5










Тема 5

Моделирование диаграмм фазового равновесия

4









5.1.3. График текущего контроля успеваемости студентов


Семестр 10

Недели

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Опрос







Опрос











































Опрос



















Опрос































Опрос































Опрос



















ПТ











































ПТ







ПГ

















































ПГ







Виды текущего контроля

ЗКурсПр - Защита курсового проекта ; ЗКурсР - Защита курсовой работы; ЗЛР - Защита лабораторной работы; КТ - Компьютерное тестирование; Контр - Контрольная работа; ПТ - Письменное тестирование; ЗР - Представление и защита реферата; ПрЛР - Проверка и прием лабораторных работ; ПДЗ - Проверка и приём домашнего задания; ПрРГР - Проверка и приём расчётно-графической работы; ПГ - Проверка уровня готовности студента; ПрКТ - Промежуточное компьютерное тестирование; Опрос - Устный опрос

5.1.4. График самостоятельной работы студента


Семестр 10

Недели

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

СИ

СИ














































СИ










СИ


































СИ






















СИ






















СИ


































СИ










СИ











































СИ










Формы самостоятельной работы

РГР - Выполнение расчётно-графической работы; ДЗ - Домашнее задание; КурсР - Курсовая работа; КурсПр - Курсовое проектирование; ПЛР - Написание отчета и подготовка к защите лабораторной работы; ПТ - Подготовка к тестированию; Реферат - Реферат; СИ - Самостоятельное изучение

5.2. Промежуточная аттестация


Промежуточная аттестация студентов в каждом семестре проводится на основе "Положения о курсовых экзаменах и зачётах", утвержденного решением Учёного совета МГИУ 21.04.2004
10 семестр - зачет

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1. Основная литература


Отсутствует.

6.2. Дополнительная литература


1. В.Л.Столяров   Компьютерное моделирование в материаловедении.  CD,  2000    
2. В.Л.Столяров   Компьютерное моделирование в материаловедении. -  250c.    

- литература, не имеющаяся в библиотечном фонде МГИУ и рекомендованная студентам и преподавателям как внешний источник
- литература, которую необходимо приобрести в библиотечный фонд МГИУ
- литература, планируемая к изданию в РИЦ МГИУ

6.3. Периодические издания


Отсутствует.

6.4. Ресурсы интернет


1.

7. Средства обеспечения освоения дисциплины

Программы


  1. В.Л.Столяров "Компьютерное моделирование в материаловедении". Электронный курс лекций на CD.

Приложения




Приложение 1

Методические рекомендации для преподавателя


Тема занятий

Виды учебных занятий

Средства обучения

Методы обучения

Формы текущего контроля

Рекомендуемая литература

Тема 1

Лекции

Демонстрация компьютерных моделей

Введение




[2]
[1] c.1-28

Тема 1

Практическое занятие

Демонстрация компьютерных моделей

Введение

Устный опрос.

[2]
[1] c.1-28

Тема 2

Лекции

Демонстрация компьютерной модели

Молекулярная динамика




[2]
[1] c.28-87

Тема 2

Практическое занятие

Демонстрация компьютерных моделей

Молекулярная динамика

Устный опрос.

[2]
[1] c.33-87

Тема 3

Лекции

Демонстрация компьютерных моделей

Методы Монте-Карло в моделировании сплавов




[2]
[1] c.88-143

Тема 3

Практическое занятие

Демонстрация компьютерных моделей

Методы Монте-Карло

Устный опрос.

[2]
[1] c.113-167

Тема 4

Лекции

Демонстрация компьютерной модели

Фазовые переходы и перколяция




[2]
[1] c.196-228

Тема 4

Практическое занятие

Демонстрация компьютерных моделей

Перколяция и фазовые переходы

Письменное тестирование.

[2]
[1] c.217-257

Тема 5

Лекции

Демонстрация компьютерной модели

Моделирование диаграмм фазового равновесия




[2]
[1] c.218-288

Тема 5

Практическое занятие

Демонстрация компьютерных моделей

Моделирование диаграмм фазового равновесия

Проверка уровня готовности студента.

[1] c.288-299



Приложение 2

Методические указания студентам для самостоятельной работы


Раздел дисцип- лины (тема)

Вид самостоятельной работы

Форма текущего контроля

Необходимая
литература

Рекомендуемая
литература




Семестр 10

Тема 1

Самостоятельное изучение
Основные понятия и определения.

Устный опрос

[2]
[1] с.1-28







Тема 2

Самостоятельное изучение
Термическое расширение. Модули упругости.

Устный опрос

[2]
[1] с.29-89







Тема 3

Самостоятельное изучение
Концентрация вакансий. Распад твердых растворов. Упорядочение.

Устный опрос

[2]
[1] с.93-167







Тема 4

Самостоятельное изучение
Критические показатели. Фазовые переходы I и II рода.

Проверка уровня готовности студента

[2]
[1] с.189-216







Тема 5

Самостоятельное изучение
Построение диаграмм фазового равновесия.

Проверка уровня готовности студента

[1] с.242-273









Приложение 3

Дополнительные учебно-методические материалы по дисциплине

Темы рефератов

  • Применение статистических методов для выбора материалов

  • Применение метода экспертных оценок в материаловедении

  • Метод харингтона и его применение

  • Функция желательности в статистических методах анализа

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» iconРабочая программа по дисциплине опд. Ф. 08 Моделирование и оптимизация
Курс «Моделирование и оптимизация технологических процессов» является прикладной наукой, занимающейся вопросами моделирования рациональных...
«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» iconРабочая программа по дисциплине опд. Ф. 08 Моделирование и оптимизация...
Курс «Моделирование и оптимизация технологических процессов» является прикладной наукой, занимающейся вопросами моделирования рациональных...
«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине «технология материалов и покрытий»
Целью дисциплины является изучение общих подходов к описанию и анализу технологических процессов, а так же сущности и назначения...
«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине «технология монокристаллов,...
Целью данной дисциплины является изучение типовых технологических процессов, используемых в производстве изделий электронной техники,...
«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» iconПрограмма научного семинара " Моделирование и оптимизация бизнес процессов "
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления 080500. 68 Бизнес-информатика...
«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» iconРабоч ая учебная программа дисциплины Технология материалов твердотельной электроники
Целью освоения дисциплины является изучение общих подходов к описанию и анализу технологических процессов, а так же сущности и назначения...
«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» icon«Учебно-методический комплекс дисциплины «Автоматизация технологических процессов и производств»

«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» iconУчебно-методический комплекс дисциплины «Политология»
Специальность: 280102. 65 «Безопасность технологических процессов и производств»
«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» iconУчебно-методический комплекс для студентов, обучающихся по экономическим специальностям
Учебно-методический комплекс. Для студентов, обучающихся по экономическим специальностям. – М.: Финансовая академия при Правительстве...
«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине «математические модели...
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» iconРабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос во...
Малышева Е. Н. Моделирование 3D объектов. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 02. 03. 01 Математика...
«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» iconРусская логика – индикатор интеллекта
Учебно-методический комплекс. Для студентов, обучающихся по экономическим специальностям. – М.: Финансовая академия при Правительстве...
«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» iconОсновная образовательная программа бакалавриата, реализуемая вузом...
Автоматизация технологических процессов и производств и профилю подготовки Автоматизация технологических процессов и производств...
«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» iconУчебно-методический комплекс дисциплины «Управление и оптимизация налогов на предприятии»
Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего...
«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» iconСамостоятельная работа включает в себя составление палитр цветных...
Дисциплина способствует формированию у студентов планомерной профессиональной подготовки, умению реализовать в материале художественные...
«Учебно-методический комплекс 150501 «Моделирование и оптимизация свойств материалов и технологических процессов» iconТестовый метод контроля знаний учащихся на уроках технологии
Учебно-методический комплекс. Для студентов, обучающихся по экономическим специальностям. – М.: Финансовая академия при Правительстве...


Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru
Поиск