Komputerowe wspomaganie w inżynierii materiałowej

Transkrypt

1 Numeryczne metody poszukiwania minimum wskaźników w funkcjach wielu zmiennych Nr ćwiczenia: 1 Zapoznanie z zasadami modelowania przemian fazowych w stalach. Zapoznanie z metodą Hooka-Jevesa. Zapoznanie z metodami wyznaczania niezbędnych danych wyjściowych. Charakterystyki stali dotyczące wykresów CTPi. Wytyczne dotyczące rysowania schematów blokowych. Schematy dotyczące metod bezgradientowych poszukiwania ekstremum. Na podstawie charakterystyk stali wyznaczyć temperatury przemian fazowych odpowiadające przemianom dyfuzyjnym i bezdyfuzyjnym. Na podstawie wykresów CTPi określić krzywe kinetyczne z zastosowaniem skali logarytmicznej. Zapoznać się z metodami poszukiwania ekstremów a w szczególności z metodą analizy odwrotnej. Zapisać ogólny model matematyczny w postaci równań. Sformułować funkcję celu za pomocą błędu średniokwadratowego. Narysować schemat blokowy analizy odwrotnej w zastosowaniu do identyfikacji współczynników w modelach przemian fazowych. Opisać metodę dylatometryczną do wyznaczania danych wejściowych modelu. Opisać techniki optymalizacji. Zamieścić schemat blokowy analizy odwrotnej. Zaprojektować program komputerowy do wyznaczania funkcji celu. Ogonowski Z.: Laboratorium metod optymalizacji statycznej. skrypt Politechniki Śląskiej Findeisen W., Szymanowski J., Wierzbicki A.: Teoria i metody obliczeniowe optymalizacji, PWN Seidler J., Badach A., Molisz: W.: Metody rozwiązywania zadań optymalizacji, WNT, Warszawa, Gawrylczyk M.K.: Podstawy analizy i projektowania komputerowego. Helion Miklewicz J.: Podstawy optymalizacji., PWN Kurcyusz W.: Matematyczne podstawy teorii optymalizacji, PWN Warszawa 1982.

2 Przygotowanie danych wejściowych do rozwiązywania równań kinetyki metodą analizy odwrotnej Nr ćwiczenia: 2 Zapoznanie z zasadami przygotowania danych wejściowych do analizy. Zapoznanie z zasadami wczytywania danych wejściowych w programie komputerowym do obliczenia przemian metodą analizy odwrotnej. Dane literaturowe kinetyki przemian fazowych w postaci wykresów CTP. Stanowiska komputerowe z programem Excel. Zapoznać się ze struktura języka Turbo Pascal oraz C++ i zasadami programowania. Napisać prosty program komputerowy z wykorzystaniem metody analizy odwrotnej. Zapoznać się z menu programu oraz z oznaczeniem zmiennych Z wykresów odczytać dane kinetyczne dotyczące przemian fazowych i przeliczyć odpowiednio według skal logarytmicznych. Sprawozdanie powinno zawierać pliki tekstowe z danymi wejściowymi. Załączyć przykłady własnych programów z wykorzystaniem analizy odwrotnej. Kosma Z.: Podstawy metod numerycznych, WSI, Radom Liberty J.: Poznaj C++, Samas Publishing,1999. Woźniak T.Z.: Zastosowanie języków programowania do analizy kinetyki przemiany bainitycznej, Politechnika Lubelska 2003, Systemy Informatyczne w Inżynierii Produkcji, s Woźniak T.Z.: Modelowanie kinetyki równoczesnego rozpadu austenitu na dwa produkty, Zeszyty Naukowe Nr.243,ATR,Bydgoszcz,2004, str Woźniak T.Z.: Modeling Kinetics of the Austenite Simultaneous Decomposition into Two Bainitic Products in the Range of Swing Back, Materials Science and Engineering A, 2005, 408(1-2) Woźniak T.Z.: Analiza ilościowa mikrostruktur kainitu przy pomocy programów graficznych, Politechnika Lubelska 2003, Woźniak.T.Z.: Modele kinetyczne przemian fazowych, Zeszyty Naukowe, Nr 241,Mechanika 53, Akademia Techniczno Rolnicza 2002, s

3 Obliczenia współczynników równań kinetycznych z wykorzystaniem metody analizy odwrotnej Nr ćwiczenia: 3 Zapoznanie z budową programu komputerowego do realizacji obliczeń. Zaznajomienie z zasadami metody analizy odwrotnej. Dane wejściowe do obliczeń przygotowane wcześniej w postaci plików tekstowych. Zbadać zachowanie funkcji w pewnym niewielkim obszarze przez wykonywanie kroków próbnych. Przejść do następnego obszaru poszukiwania rozwiązań, gdy przynajmniej jeden z kroków etapu próbnego jest pomyślny. Wykonać obliczenia dla trzech różnych materiałów w wyznaczonych zakresach temperatur przemian fazowych. a) pliki tekstowe z danymi wejściowymi b) wyniki obliczeń w plikach tekstowych. Kosma Z.: Podstawy metod numerycznych, WSI, Radom Woźniak T.Z.: Modele kinetyczne przemian fazowych, Zeszyty Naukowe, Nr 241,Mechanika 53, Akademia Techniczno Rolnicza 2002, s Woźniak T.Z.: Zastosowanie języków programowania do analizy kinetyki przemiany bainitycznej, Politechnika Lubelska 2003, Systemy Informatyczne w Inżynierii Produkcji, s Woźniak T.Z.: Modelowanie kinetyki równoczesnego rozpadu austenitu na dwa produkty, Zeszyty Naukowe Nr.243,ATR,Bydgoszcz,2004, str Liberty J.: Poznaj C++, Samas Publishing,1999. Woźniak.T.Z.: Analiza ilościowa mikrostruktur bainitu przy pomocy programów graficznych, Politechnika Lubelska 2003, Woźniak T.Z.: Modeling Kinetics of the Austenite Simultaneous Decomposition into Two Bainitic Products in the Range of Swing Back, Materials Science and Engineering A, 2005, 408(1-2)

4 Przedstawienie wyników obliczeń metodą analizy odwrotnej w formie graficznej Nr ćwiczenia: 4 Poznanie narzędzi informatycznych do analizy wyników obliczeniowych w formie graficznej. Zaznajomienie z zasadami tworzenia formuł. Dane wejściowe do obliczeń przygotowane wcześniej w postaci plików tekstowych. Zapoznać się z formułami stosowanymi w arkuszach kalkulacyjnych. Zaprojektować formularz w programie Excel do wprowadzania wyników obliczeń i prezentacji graficznej. Wprowadzić do arkusza kalkulacyjnego dane z obliczeń. Wprowadzić formuły do równoczesnej realizacji obliczeń całych plików danych. Wykonać obliczenia dla trzech różnych materiałów w wyznaczonych zakresach temperatur przemian fazowych. a) pliki tekstowe z danymi wejściowymi. b) wyniki obliczeń w plikach tekstowych, c) wyniki obliczeń w arkuszach kalkulacyjnych z wprowadzonymi wynikami obliczeń, błędami standardowymi oraz z wykresami kinetyki przemian. Lektura podstawowa: Kosma Z.: Podstawy metod numerycznych WSI, Radom Woźniak T.Z.: Modele kinetyczne przemian fazowych, Zeszyty Naukowe, Nr 241,Mechanika 53, Akademia Techniczno Rolnicza 2002, s Woźniak T.Z..: Zastosowanie języków programowania do analizy kinetyki przemiany bainitycznej, Politechnika Lubelska 2003, Systemy Informatyczne w Inżynierii Produkcji, s Woźniak T.Z.: Modelowanie kinetyki równoczesnego rozpadu austenitu na dwa produkty, Zeszyty Naukowe Nr.243,ATR,Bydgoszcz,2004, str Liberty J.: Poznaj C++, Samas Publishing,1999. Woźniak T.Z.: Analiza ilościowa mikrostruktur kainitu przy pomocy programów graficznych, Politechnika Lubelska 2003, Woźniak T.Z.: Modeling Kinetics of the Austenite Simultaneous Decomposition into Two Bainitic Products in the Range of Swing Back, Materials Science and Engineering A, 2005, 408(1-2)

5 Komputerowa analiza obrazów metalograficznych Nr ćwiczenia: 5 Zapoznanie z programami Corel, Photostyler. Zaznajomienie z programem do komputerowej analizy obrazów. Zapoznanie z formatami graficznymi obrazów. Stanowiska komputerowe z oprogramowaniem graficznym (Corel. Photostyler oraz Mały Analizator Obrazu). Przykładowe zdjęcia mikrostruktur do analizy. Zapoznać się z opcjami zapisu obrazów w różnych formatach graficznych w programie Corel. Zapoznać się z menu programu Photostyler oraz z formatami zapisu. Sprawdzić możliwości wykorzystania komend znajdujących się w menu podrzędnym Image. Zapoznać się z menu programu MAO. Wybrać formaty zapisu zapewniające kompatybilność programu MAO z innymi programami. Dokonać przekształcenia obrazów wieloodcieniowych na obrazy binarne. a) pliki graficzne przy różnych powiększeniach obrazów, b) obrazy przekształcone jako binarne. Wojnar L., Majorek M.: Komputerowa Analiza Obrazu, Fotobit Design, Kraków, Bucki J.: Zasady komputerowej analizy obrazów, Prace niepublikowane Politechnika Warszawska, Barbarki A.: Metody i Techniki Strukturalnych Badań Metali, praca zbiorowa, Politechnika Poznańska, Findeisen W., Szymanowski J., Wierzbicki A.: Teoria i metody obliczeniowe optymalizacji, PWN Fischer C.: The Quantimet Setting Treshold and Correction of offset Treshold Error. III-rd Quantimet Colloque Frankfurt/M, May Ryś J.: Metalografia Ilościowa, AGH, Kraków, Woźniak T.Z.: Analiza ilościowa mikrostruktur bainitu przy pomocy programów graficznych, Politechnika Lubelska 2003,

6 Metody modyfikacji obrazów oraz zasady skalowania i powiększania obrazów z elementami strukturalnymi Nr ćwiczenia: 6 Zapoznanie z metodami dobierania skal i nanoszeniem ich na obrazy graficzne mikrostruktur metali. Poznanie różnych przekształceń morfologicznych na przykładzie mikrostruktur metali. Stanowiska komputerowe z oprogramowaniem graficznym. Przydzielone zdjęcia mikrostruktur metali. Pliki ze skalami odpowiadającymi powiększeniu zdjęć na mikroskopach. Wykonać obliczenia dotyczące wielkości skal odpowiadających określonym powiększeniom zdjęć mikroskopowych. Odczytać pliki graficzne różnych skal i sprawdzić rzeczywiste ich wymiary. Nanieść skale na odpowiadające obrazy mikrostruktur metali i zapisać w postaci jednego pliku. Wykonać operacje zmiany wielkości rzeczywistej obrazów mikrostrukturalnych. Sprawdzić wielkości plików przy różnych wielkościach obrazów i różnych formatach graficznych. Wykonać operacje pogrubiania dylatacji, szkieletyzacji i rozdzielania cząstek a) pliki graficzne obrazów mikrostruktur, b) pliki graficzne skal, c) obrazy mikrostruktur ze skalami, d) obrazy mikrostruktur ze skalami przy przy różnych wielkościach pliku, e) obrazy mikrostruktur ze skalami poddane przekształceniom morfologicznym. Wojnar L., Majorek M.: Komputerowa Analiza Obrazu, Fotobit Design, Kraków, Barbarki A.: Metody i Techniki Strukturalnych Badań Metali, praca zbiorowa, Politechnika Poznańska, Woźniak T.Z., Jeleńkowski J.: Konf.: Dobór i Ekspl. Mat. Inż., Jurata, Pol. Gdańska , s Woźniak T.Z.: Archiwum Nauki o Materiałach, 2002, t.23, Nr. 4, s Fischer C.: The Quantimet Setting Treshold and Correction of offset Treshold Error. III-rd Quantimet Colloque Frankfurt/M, May Russ J.C.: The Image Processing Handbook-Microscopy Research and Technique, Crc Press, Bucki J.: Zasady komputerowej analizy obrazów, Prace niepublikowane Politechnika Warszawska, 1983.

7 Pomiary wielkości elementów strukturalnych obrazów za pomocą programów graficznych oraz określanie ich składu Nr ćwiczenia: 7 Poznanie narzędzi informatycznych do analiz ilościowych mikrostruktur metali. Praktyczne wyznaczenie składu objętościowego składników struktury. Stanowiska komputerowe z oprogramowaniem graficznym. Przydzielone zdjęcia mikrostruktur metali z naniesionymi skalami dotyczącymi powiększeń mikroskopu. Oprogramowanie Exel do zestawienia wyników ich analizy graficznej. Zapoznać się z menu podrzędnym programu Photostyler. Wczytać obrazy binarne. Wykonać obliczenia z zastosowaniem metody punktowej w programie Photostyler. Dokonać obliczeń z wykorzystaniem opcji zaczernienia, zliczania elementów oraz pomiarów ręcznych w programie Mały Analizator Obrazu. Wykonać zapis wyników metody liniowej programie Exel oraz wykonać sortowanie i obliczenia wielkości składników struktury w programie. Wykonać prezentacje graficzną wyników oraz obliczenie błędów standardowych. Sprawozdanie zapisać w formie elektronicznej. a) pliki graficzne obrazów mikrostruktur ze skalami,w postaci binarnej, b) wyniki obliczeń w programie Excel oraz rysunki przedstawiające rozkład elementów strukturalnych, c) porównanie wyników z metod: punktowej oraz liniowej dla różnych temperatur przemian fazowych. Woźniak.T. Z.: Analiza ilościowa mikrostruktur bainitu przy pomocy programów graficznych, Politechnika Lubelska 2003, Różański W., Ryś J.: Badania Metalograficzne Metali i Stopów, AGH, Kraków, Ryś J.: Metalografia Ilościowa, AGH, Kraków, Wojna L., Majorek M.: Komputerowa Analiza Obrazu Fotobit Design, Kraków, Barbarki A.: Metody i Techniki Strukturalnych Badań Metali, pr. zb. Politechnika Poznańska, Woźniak T.Z., Jeleńkowski J., Konf.: Dobór i Ekspl. Mat. Inż., Jurata, Pol. Gdańska , s Wożniak T.Z.: Archiwum Nauki o Materiałach. 2002, t.23, Nr. 4, s Fischer C.: The Quantimet Setting Treshold and Correction of offset Treshold Error. III-rd Quantimet Colloque Frankfurt/M, May Russ J.C.: The Image Processing Handbook-Microscopy Research and Technique. Crc Press, Bucki J.J.: Zasady komputerowej analizy obrazów. Prace niepublikowane Politechnika Warszawska, 1983.