1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | формирование у студентов углубленных профессиональных знаний навыков и компетенций в направлении материаловедения, ориентированного на отрасль «Машиностроение». сформировать представление о конструкционных материалах различной природы, способных работать в условиях напряженно-деформированного состояния; сформировать представление о методах исследования структуры материалов, базирующихся на самых совершенных физических принципах, имеющих широкий диапазон разрешения (мезо-, микро- и наноуровень); сформировать представление о методах исследования физико-механических характеристик конструкционных материалов; |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.О.02.ДВ.01 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| УК-1 | Способен осуществлять поиск, критический анализ и синтез информации, применять системный подход для решения поставленных задач |
| УК-2 | Способен определять круг задач в рамках поставленной цели и выбирать оптимальные способы их решения, исходя из действующих правовых норм, имеющихся ресурсов и ограничений |
| УК-4 | Способен осуществлять деловую коммуникацию в устной и письменной формах на государственном языке Российской Федерации и иностранном(ых) языке(ах) |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | знать законы термодинамики, физической химии и механики, а также физики металлов и сплавов знать основы статистической обработки результатов научно технического эксперимента Основы современного приборостроения и использования компьютерной техники |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | применять естественно-научные знания в области материаловедения и производства и реализовывать на практике новые высокоэффективные технологи оформлять научно-технические отчеты, готовить к публикации научные статьи и доклады Использовать современные измерительные и контролирующие приборы и установки |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | навыками применения высоко эффективных технологий в области литейного производства и материаловедения навыками обработки экспериментальных данных методами математического программирования и оптимального управления при проектировании отливок в зависимости от области применения. |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Теоретические основы материаловедения. Строение и свойства материалов | ||||||
| 1.1. | Строение атома и периодическая система элементов Д.И.Менделеева. Электронная структура. Типы межатомных связей в кристаллах. | Практические | 4 | 4 | Л1.2 | |
| 1.2. | Кристаллическое строение твердых тел | Практические | 4 | 4 | ||
| 1.3. | Анизотропия свойств кристаллов | Практические | 4 | 4 | ||
| 1.4. | Консультации по теме "Теоретические основы материаловедения. Строение и свойства материалов" | Консультации | 4 | 12 | ||
| 1.5. | Подготовка докладов по теме "Теоретические основы материаловедения. Строение и свойства материалов" | Сам. работа | 4 | 12 | Л3.1 | |
| Раздел 2. Дефекты структуры материалов и их роль в формировании эксплуатационных характеристик | ||||||
| 2.1. | Дефекты кристаллического строения: точечные, линейные, поверхностные и объемные | Практические | 4 | 4 | Л1.1 | |
| 2.2. | Дислокационная структура и прочность металлов. | Практические | 4 | 4 | Л3.1 | |
| 2.3. | Консультации по теме "Дефекты структуры материалов и их роль в формировании эксплуатационных характеристик" | Консультации | 4 | 10 | ||
| 2.4. | Подготовка докладов по теме "Дефекты структуры материалов и их роль в формировании эксплуатационных характеристик" | Сам. работа | 4 | 10 | Л1.2 | |
| Раздел 3. Термическая обработка материалов и её связь с формированием свойств и структуры конструкционных материалов | ||||||
| 3.1. | Основные типы диаграмм состояния двойных сплавов и методы их построе-ния. Эвтектические и перитектические превращения. | Практические | 4 | 4 | ||
| 3.2. | Виды ликвации. | Практические | 4 | 4 | ||
| 3.3. | Фазовые и структурные превращения в твердом состоянии. | Практические | 4 | 4 | ||
| 3.4. | Эвтектоидные превращения. Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния. | Практические | 4 | 4 | ||
| 3.5. | Консультации по теме "Термическая обработка материалов и её связь с формированием свойств и структуры конструкционных материалов" | Консультации | 4 | 12 | ||
| 3.6. | Подготовка докладов по теме "Термическая обработка материалов и её связь с формированием свойств и структуры конструкционных материалов" | Сам. работа | 4 | 12 | ||
| Раздел 4. Современные методы исследования структуры и физических свойств материалов | ||||||
| 4.1. | Методы исследования структуры и фазового состава. | Практические | 4 | 4 | ||
| 4.2. | Металлографические и фрактографические методы исследования, оптическая и электронная микроскопия | Практические | 4 | 4 | Л1.1 | |
| 4.3. | Рентгеновские методы исследования: структурный и спектральный анализ. Ультразвуковая дефектоскопия. | Практические | 4 | 2 | Л3.1, Л1.2 | |
| 4.4. | Рентгеновская и гамма-спектроскопия | Практические | 4 | 2 | ||
| 4.5. | Консультации по теме "Современные методы исследования структуры и физических свойств материалов" | Консультации | 4 | 22 | Л1.1 | |
| 4.6. | Подготовка докладов по теме "Современные методы исследования структуры и физических свойств материалов" | Сам. работа | 4 | 22 | ||
| Раздел 5. Механические свойства материалов и методы их исследования при плоском и объемном напряженно-деформированном состоянии | ||||||
| 5.1. | Плоское и объемное напряженные состояния. Плоская деформация. | Практические | 4 | 4 | Л1.1 | |
| 5.2. | Концентрация напряжений. Остаточные напряжения. Модуль упругости и его зависимость от структуры материала. | Практические | 4 | 4 | Л1.1 | |
| 5.3. | Внутреннее трение. Взаимодействие дислокаций между собой и с примеся-ми. Дисклинации | Практические | 4 | 4 | Л1.1, Л3.1 | |
| 5.4. | Сверхпластичность. Механизм упрочнения. Дисперсионное твердение. | Практические | 4 | 4 | Л1.2 | |
| 5.5. | Подготовка докладов по теме "Механические свойства материалов и методы их исследования при плоском и объемном напряженно-деформированном состоянии" | Сам. работа | 4 | 10 | Л1.2 | |
| 5.6. | Консультации по теме "Механические свойства материалов и методы их исследования при плоском и объемном напряженно-деформированном состоянии" | Консультации | 4 | 10 | ||
| Раздел 6. Неметаллические материалы в машиностроении. Композиционные материалы, формирование структуры и свойств. Оптимизация структуры полимерных композитов | ||||||
| 6.1. | Полимеры и пластические массы. Классификация и структура полимерных материалов. Типы разрушения полимеров. | Практические | 4 | 2 | ||
| 6.2. | Физико-механические, адгезионные, антикорро-зионные и диэлектрические свойства полимеров | Практические | 4 | 2 | Л3.1, Л1.2 | |
| 6.3. | Принципы создания и основные типы композиционных материалов. Поли-мерные композиционные материалы. | Практические | 4 | 2 | Л1.1 | |
| 6.4. | Области и перспективы применения композиционных материалов в машиностроении | Практические | 4 | 2 | Л1.2 | |
| 6.5. | Консультации по теме "Неметаллические материалы в машиностроении. Композиционные материалы, формирование структуры и свойств. Оптимизация структуры полимерных композитов" | Консультации | 4 | 6 | Л3.1, Л1.2 | |
| 6.6. | Подготовка докладов по теме "Неметаллические материалы в машиностроении. Композиционные материалы, формирование структуры и свойств. Оптимизация структуры полимерных композитов" | Сам. работа | 4 | 6 | Л1.1, Л1.2 | |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| 1. Строение и свойства материалов. 2. Кристаллическое строение твердых тел. 3. Дефекты кристаллического строения: точечные, линейные, поверхностные и объемные 4. Основные типы диаграмм состояния двойных сплавов и методы их построения 5. Фазовые превращения в стали при нагреве и охлаждении 6. Концентрация напряжений. Остаточные напряжения. Модуль упругости и его зависимость от структуры материала. 7. Механизмы зарождения трещин. Силовые, деформационные и энергетические критерии локального разрушения. 8. Классификация и структура полимерных материалов. 9. Области и перспективы применения композиционных материалов в машино-строении. 10. Металлографические методы исследования 11. Механические свойства композиционных материалов |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| 1. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева. Электронная структура. Типы межатомных связей в кристаллах. 2. Реальное строение металлических и неметаллических кристаллов. Анизотропия свойств кристаллов. 3. Фазовые и структурные превращения в твердом состоянии. Эвтектоидные пре-вращения. Связь между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния. 4. Изотермические и термокинетические диаграммы. Критическая скорость охлаждения при закалке. 5. Мартенситное превращение, механизм и кинетика. Структура и свойства мар-тенсита 6. Методы исследования структуры и фазового состава. 7. Ультразвуковая дефектоскопия. Рентгеновская и гамма-спектроскопия. 8. Внутреннее трение. Взаимодействие дислокаций между собой и с примесями. 9. Дисклинации. Сверхпластичность. Механизм упрочнения. Дисперсионное твердение. 10. Дислокационная структура и прочность металлов. 11. Реальное строение металлических и неметаллических кристаллов. Анизотропия свойств кристаллов |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| см. приложение (ФОС) |
| Приложения |
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Каллистер У.Д., Ретвич Д.Дж., Малкин А.Я. | Материаловедение: от технологии к применению (металлы, керамика, полимеры): | СПб.: Научные основы и технологии, 2011 | |
| Л1.2 | Безносюк С.А, Потекаев А.И. Жуковский М.С., Жуковская Т.М., Фомина Л.В. | Многоуровневое строение, физико-химические и информационыые свойства вещества: | Изд: НТЛТомск,, 2005 | |
| 6.1.3. Дополнительные источники | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л3.1 | Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. | Материаловедение: учебник для вузов: | изд. 4-е. перераб. и доп.- СПб.: ХИМИЗДАТ, 2007 | |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Программное обеспечение: операционная система семейств Windows/Unix; приложения виртуальных машин Innotek VirtualBox и др.; антивирусные программы: Avast, Avira AntiVir и др. диспетчеры архивов: 7-zip и др.; файл-менеджеры: Far, Unread Commander и др.; офисный пакет Microsort Office, включающий приложения: о текстовый процессор Word, о табличный процессор Excel, о СУБД Access, программа создания презентаций PowerPoint, о программа создания печатной продукции Publisher и др. пакеты для символьных вычислений: MathCAD, Maxima и др.; пакеты компьютерной графики: Photoshop. AcrobatReaderMicrosoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека www.intuit.ru/ Образовательный сайт www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| 308К | лаборатория компьютерных технологий - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска маркерная; компьютеры Aquarius STd MS_SC140, монитор BENQ 17'' (5шт.), компьютеры Парус 945 MSI, монитор LG 17'' (5 шт.) Fast Ethernet Swich Allied Telesyn 1; методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по курсам "Алгоритмы и языки программирования", "Численные методы и математическое моделирование", "Вычислительная физика", "Компьютерная радиофизика". |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| Основной целью при изучении дисциплины является стремление показать области применения и формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию законов физики для широкого спектра задач в различных областях. Для эффективного изучения теоретической части дисциплины «Проектное моделирование структурного состояния материалов» необходимо: - построить работу по освоению дисциплины в порядке, отвечающим изучению основных этапов, согласно приведенным темам лекционного материала; - систематически проверять свои знания по контрольным вопросам и заданиям; - усвоить содержание ключевых понятий; - плотно работать с основной и дополнительной литературой по соответствующим темам. Для эффективного изучения практической части дисциплины «Проектное моделирование структурного состояния материалов» рекомендуется: - систематически выполнять подготовку к практическим занятиям по предложенным преподавателем тема и методическим указаниям; - своевременно выполнять практические задания - своевременно и систематически защищать результаты своих экспериментальных исследований. В течение семестра студенты выполняют: - домашние задания (Case-study - анализ конкретных ситуаций, ситуационный анализ), выполнение которых контролируется и обсуждается (групповое обсуждение)на практических занятиях или перед выполнением лабораторных работ (сократический диалог - подразумевающий постановку особых вопросов в процессе беседы, которые способствуют работе мышления, концентрации внимания, адекватной оценке текущей дискуссии и своей в ней роли); - промежуточные задания, во время практических работ (в форме дискуссий, дебатов)для выявления знаний по основным элементам новых разделов теории или методике проведения экспериментальных заданий; - построение "дерева решений" для проведения наиболее эфффективного анализа методики эксперимента, непосредственного выполнения экспериментальных исследований в ходе лабораторных работ; - обсуждают задания практических и лабораторных работ методом "Займи позицию", помогающем выяснить, какой спектр мнений может существовать по обсуждаемому вопросу и предоставляет возможность высказаться каждому, продемонстрировать различные мнения, а затем обосновать свою позицию, найти и выразить самые убедительные аргументы, сравнить их с аргументами других. |