Комп`ютерне моделювання термодинамічних процесів

Мета дисципліни:

забезпечення  теоретичної  підготовки  й  ознайомлення  студентів  з  фізичними  й  математичними  моделями,  які  мають  місце  при  здійсненні  інженерії  поверхонь.

Завдання дисципліни:
ознайомити студентів з термодинамічними процесами та вивчити їх властивості, такі, як температура плавлення, температури переходів з пластичного у крихкий стан; 

дати студентам знання про метали і їх змінні властивості; 
навчити студентів вирішувати задачі з моделювання термодинамічних процесів за допомогою програмного комплексу MathCad.
Основні результати навчання 
Збирати необхідну інформацію, використовуючи науково-технічну літературу, бази даних та інші джерела, аналізувати і оцінювати її, обирати оптимальні методи та здійснювати статистичний аналіз даних.
Розуміти особливості утворення наплавленого шару, теплові і металургійні процеси, фазові та структурні перетворення, які супроводжують процеси високотемпературного “surfaceengineering”.
Розуміти фізичні і математичні моделі створення нових матеріалів на базі сучасного програмного забезпечення, використовувати методи візуалізації аналізу при створенні матеріалів.
Розуміти принципи використання ЕОМ і прикладних програм у наукових дослідженнях матеріалів, прогнозуванні властивостей матеріалів і моделюванні процесів у матеріалознавстві.

Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять

Л – лекційні заняття; ПЗ – практичні заняття; СРС – самостійна робота здобувача вищої освіти; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації.

Тематика та види навчальних занять

1 тиждень

Л1. Фізичні та математичні основи розробки математичних моделей. 
ПЗ1. Класифікація видів моделей. Визначення методів класифікації видів моделей.
СРС. К.

2 тиждень
Л2. Класифікація видів моделей.
ПЗ2. Приклади математичних моделей і форми їх зображення. Поняття математичних моделей, форми їх зображення.
СРС. К.

3 тиждень

Л3. Приклади математичних моделей і форми їх зображення.
ПЗ3. Приклади основних стадій процесу створення моделі. Отримання знань про основні стадії створення моделей.
СРС. К.

4 тиждень

Л4. Приклади фізичних моделей і форми їх зображення.
ПЗ4. Математичні моделі технічних систем. Математичні моделі, їх функції, приклади застосування.
СРС. К.

5 тиждень

Л5. Структурна стійкість математичних моделей.
ПЗ5. Математичні моделі робочих процесів. Робочі процеси, принципи створення математичних моделей.
СРС. К.

6 тиждень

Л6. Використання звичайних диференціальних рівнянь для моделювання процесів підвищення зносостійкості.
ПЗ6. Диференційне рівняння теплопровідності. Крайові умови. Початкові умови.Визначення оптимальних результатів дифрівняння теплопровідності.
СРС. К.

7 тиждень

Л7. Основні стадії процесу створення моделі.
ПЗ7. Аналітичні методи рішення рівняння теплопровідності.Визначення аналітичних методів рішення термодинамічних рівнянь.
СРС. К.

8 тиждень

Л8. Математичні моделі робочих процесів.
ПЗ8. Численні методи рішення диференційних рівнянь теплопровідності.Визначення методів рішення диференційних рівнянь теплопровідності.
МКР1. 
СРС. К.

9 тиждень

Л9. Математичні моделі технічних систем.
ПЗ9. Характерні моделі процесів теплопровідності та їх рішення.Процеси теплопровідності, їх характерні моделі і рішення.
СРС. К.

10 тиждень

Л10. Диференційне рівняння теплопровідності. Крайові умови. Початкові умови. Аналітичні методи рішення.
ПЗ10. Моделювання динамічних процесів в технологіях інженерії поверхні.
СРС. К.

11 тиждень

Л11. Численні методи рішення диференційних рівнянь теплопровідності.
ПЗ11. Моделювання деформацій металу під дією високих температур.Інструменти моделювання деформацій металу під дією високих температур.
СРС. К.

12 тиждень

Л12. Характерні моделі та їх рішення (На базі програми FEMLAB).
ПЗ12. Моделювання деформацій металу після дії високих температур.Інструменти моделювання деформацій металу після закінчення дії високих температур. 
СРС. К.
13 тиждень

Л13. Моделювання динамічних процесів в технологіях інженерії поверхонь.
ПЗ13. Моделювання процесу утворення гарячих тріщин.Інструменти моделювання процесу утворення гарячих тріщин.
СРС. К.

14 тиждень

Л14. Моделювання деформацій металу при дії і після дії високих температурах. Утворення тріщини.
ПЗ14. Моделювання процесу утворення холодних тріщин.Інструменти моделювання процесу утворення холодних тріщин.
СРС. К.

15 тиждень

Л15. Моделювання процесів формування якісних характеристик при виконанні інженерії поверхні методом наплавлення.
МКР2.
СРС. К.

Індивідуальна робота

Не передбачена. 

Самостійна робота

Самостійна робота складає 59 годин. Розподіл самостійної роботи за видами навчальних робіт:
1) підготовка до лекційних занять – 30 годин;
2) підготовка до практичних занять –20 годин;
3) підготовка до заліку – 9 годин.

Процедура оцінювання

Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та практичних занять, виконують 2 модульні контрольні роботи.

Модульні контрольні роботи № 1 та № 2 виконуються у письмовій формі. Модульна робота складається з теоретичної частини (3 запитань) та практичної частини (1 завдання). Відповідь на кожне теоретичне питання оцінюється максимум 5 балами. Правильне розв’язання завдання оцінюється в 15 балів.

Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів:

Семестровий модуль № 1

ПЗ1-7. Оцінка за виконання – 20 балів.
МК1. Модульна контрольна робота – 30 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.

Семестровий модуль № 2

ПЗ8-14. Оцінка за виконання – 20 балів.
МК2. Модульна контрольна робота – 30 балів (15 тиждень).

Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.

Підсумковим контролем з дисципліни є усний залік, білет до якого складається з теоретичної частини (4 запитань по 15 балів кожне) та практичної частини (1 завдання оцінюється в 40 балів). Максимальна оцінка за правильні відповіді на всі питання екзаменаційного білету становить 100 балів. 
Умови допуску до підсумкового контролю

До заліку допускаються здобувачі вищої освіти, які виконали всі види навчальних елементів навчальної дисципліни на не менш, ніж на 60 %.

Залік відбувається за всіма тематичними (змістовними) модулями дисципліни.

Складання/перескладання заліків організується за встановленим відділом деканату розкладом.

Політика освітнього процесу

Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності. 

Виконаний не свій варіант завдання здобувачем не оцінюється.

Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.

Відсутність здобувача під час заліку або на контрольній роботі відповідає оцінці «0».

Складання/перескладання заліків – за встановленим деканатом розкладом.

Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.

Під час розв’язання задач на МКР та заліку дозволяється користуватися довідниками.