- Nazwa przedmiotu:
- Materiały I
- Koordynator przedmiotu:
- dr hab. inż. Katarzyna Konopka, prof. PW.
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Robotyka i Automatyka
- Grupa przedmiotów:
- Obowiązkowe
- Kod przedmiotu:
- ML.NW107
- Semestr nominalny:
- 1 / rok ak. 2021/2022
- Liczba punktów ECTS:
- 2
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1. Liczba godzin kontaktowych : 32 godziny, w tym:
a) wykłady - 30 godz.,
b) konsultacje – 2 godz.
2. Praca własna studenta – 20 godzin - samodzielne pogłębienie prze studenta treści wykładu i przygotowanie się do zaliczenia przedmiotu.
Razem - 52 godzin - 2 punkty ECTS.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1,3 punktu ECTS - liczba godzin kontaktowych : 32 godziny, w tym:
a) wykłady - 30 godz.,
b) konsultacje – 2 godz.
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład30h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium0h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- -
- Limit liczby studentów:
- -
- Cel przedmiotu:
- Poznanie charakterystyk głównych grup materiałowych tj. metalicznych, polimerowych, ceramicznych oraz kompozytów z uwzględnieniem m.in. poziomu wskaźników wytrzymałościowych, podatności degradacyjnej czy ceny oraz podstawy kształtowania ich właściwości. Poznanie typowych zastosowań grup materiałów lub wybranych materiałów. Zapoznanie się z metodyką doboru materiałów na konkretne konstrukcje.
- Treści kształcenia:
- Materiały są tworzywami wykorzystywanymi w każdej dziedzinie techniki. Wiedza o materiałach jest niezbędna dla wszystkich specjalności inżynierskich. Dlatego też przedmiot MATERIAŁY I prowadzony jest na pierwszym semestrze 1. roku studiów dla studiów inżynierskich na Wydziale MEL i ma stanowić podstawę do zrozumienia zależności pomiędzy budową materiałów a ich właściwościami. W szczególności dla inżyniera mechanika istotne jest poznanie oddziaływań obciążeń na konstrukcję inżynierską. Inżynier mechanik przy opracowaniu koncepcji i projektu dokonuje wyboru wśród licznego zbioru materiałów konstrukcyjnych lub funkcjonalnych. Na tym etapie pracy właściwy dobór materiału jest podstawą bezpieczeństwa pracy danego elementu lub konstrukcji.
W pracy zawodowej inżynier mechanik może i powinien współpracować z inżynierami specjalizującymi się z dziedziny materiałoznawstwa jednak sam musi umieć sformułować wymagania co do materiału, określić warunki pracy konstrukcji. Zdobycie tej umiejętności co jest jednym z celów wykładu, pozwoli na działania interdyscyplinarne i opracowanie optymalnych rozwiązań w zakresie konstrukcja-materiał. Dla współczesnych konstrukcji określa się zarówno parametry wytrzymałościowe , w tym stosunek wskaźników wytrzymałościowych do masy jednostkowej, a także szereg innych. Są to: możliwość zagospodarowania odpadów produkcyjnych oraz recykling wyrobów po okresie ich eksploatacji wyrażone poprzez tzw. ekologicznego obciążenia środowiska, a także aspekty ekonomiczne tj. cena materiału i wykonania całej konstrukcji, a także dalszej eksploatacji. Wymienione parametry stanowią o konkurencyjności konstrukcji.
W ramach wykładu scharakteryzowane zostaną najważniejsze grupy materiałów konstrukcyjnych (tj. metale, polimery, ceramika, kompozyty) z uwzględnieniem podstaw kształtowania ich właściwości. Ważne jest przekazanie studentom, aby przy wyborze materiałów traktowali równorzędnie różne ich rodzaje tak, aby funkcja celu mogła być zrealizowana przy najmniejszych kosztach materiałowych i eksploatacyjnych. Istotna jest umiejętność korzystania z baz materiałowych i poznanie metodyki doboru materiału.
Zrozumienie zależności pomiędzy budową materiału a jego właściwościami wymaga poznania elementów składających się na budowę materiałów. Do takich należą: atom, cząsteczka (molekuła), faza, mikrostruktura. Drugim ważnym zagadnieniem jest poznanie charakterystycznych właściwości poszczególnych grup materiałów i możliwości ich modyfikacji. Ze względu na powyższe w treści szerzej zostaną przedstawione w 30 godzinnym wykładzie następujące zagadnienia:
• Cząstki elementarne materii. Budowa atomu. Klasyfikacja pierwiastków chemicznych. Wiązania między atomami. Układy krystalograficzne, typy sieci przestrzennej.
• Podstawowe grupy materiałów. Metale i ich stopy. Polimery. Materiały ceramiczne. Kompozyty. Porównanie własności i właściwości materiałów przynależnych do różnych grup materiałowych. Porównanie gęstości i wytrzymałości materiałów. Porównanie wytrzymałości i odporności na pękanie materiałów. Porównanie modułu sprężystości i gęstości materiałów. Porównanie modułu sprężystości i współczynnika tłumienia. Porównanie wytrzymałości materiałów w podwyższonej i obniżonej temperaturze. Porównanie przewodności cieplnej i rozszerzalności cieplnej materiałów. Charakterystyka innych poza mechanicznymi typowych właściwości grup materiałów. Metody wytwarzania materiałów i modyfikacji ich właściwości.
• Historyczne znaczenie materiałów inżynierskich. Interdyscyplinarny charakter nauki o materiałach. Nowoczesne zastosowania materiałów.
• Możliwości zastosowania materiałów inżynierskich w różnych warunkach pracy i środowiska w tym zużycia materiału przez tarcie, odporność na korozję.
• Metodyka doboru materiału. Główne czynniki decydujące o doborze materiałów.
- Metody oceny:
- Przedmiot zaliczany jest na podstawie ocen zdobytych z 2 kolokwiów. Pierwsze kolokwium jest w połowie wykładów i obejmuje zakres materiału od pierwszego wykładu do wykładu poprzedzającego kolokwium. Drugie kolokwium odbywa się pod koniec wykładu i obejmuje materiał od zakończenia wykładu poprzedzającego pierwsze kolokwium do ostatniego. Oba kolokwia są oceniane na ta samą liczbę punktów. Do zaliczenia całości wykładu konieczne jest zdobycie minimum 60 % sumy punktów z obu kolokwiów. Niemożliwe jest pisanie kolokwium w innej z grup. Wyniki kolokwium podane zostaną na początku jednego z wykładów.
Dla osób, które nie zaliczą przedmiotu przewidziane jest jedno kolokwium poprawkowe z całości materiału objętego wykładami czyli od 1 do ostatniego wykładu.
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- Zalecana literatura:
1) Ashby Michael F., Jones David R.H.: Materiały inżynierskie. Tom1. WNT. Warszawa, 2004.
2) Dobrzański L.A.: Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe. WNT. Warszawa, 2006.
3) Dobrzański L.A.: Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo. Materiały inżynierskie z podstawami projektowania materiałowego. WNT. Warszawa, 2004.
Dodatkowa literatura:
1) Gruin I.: Materiały polimerowe. Wydawnictwo naukowe PWN. Warszawa,2003.
2) Przybyłowicz K., Przybyłowicz J.: Materiałoznawstwo w pytaniach i odpowiedziach. WNT. Warszawa, 2007.
3) Blicharski M. Wstęp do inżynierii materiałowej. WNT. Warszawa, 2006.
4) Jurkowska B., Jurkowski B.: Praktyczne materiałoznawstwo. Pytania kontrolne z komentarzem. Wyd. Wyższa Szkoła Komunikacji. 2003.
5) Materiały udostępnione przez wykładowcę: http://www.meil.pw.edu.pl/zsis/ZSiS/Dydaktyka/Prowadzone-przedmioty/MAT-1 .
- Witryna www przedmiotu:
- -
- Uwagi:
- -
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka ML.NW107_W1
- Zna charakterystyki głównych grup materiałowych tj. metalicznych, polimerowych, ceramicznych oraz kompozytów z uwzględnieniem m.in. poziomu wskaźników wytrzymałościowych, podatności degradacyjnej czy ceny .
Weryfikacja: Kolokwium.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
AiR1_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P7S_WG.o, III.P6S_WG
- Charakterystyka ML.NW107_W2
- Zna zależności pomiędzy budową materiałów a ich właściwościami.
Weryfikacja: Kolokwium.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
AiR1_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P7S_WG.o, III.P6S_WG
- Charakterystyka ML.NW107_W3
- Zna charakterystyczne właściwości poszczególnych grup materiałów i możliwości ich modyfikacji.
Weryfikacja: Kolokwium.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
AiR1_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P7S_WG.o, III.P6S_WG
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka ML.NW107_U1
- Umie na podstawie zdobytej wiedzy i źródeł literaturowych sformułować wymagania co do materiału dla danej aplikacji.
Weryfikacja: Kolokwium.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
AiR1_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_U, I.P6S_UW.o
- Charakterystyka ML.NW107_U2
- Umie korzystać z baz materiałowych i metodyki doboru materiału.
Weryfikacja: Kolokwium.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
AiR1_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_U, I.P6S_UW.o
- Charakterystyka ML.NW107_U3
- Umie do danej grupy materiałów dobrać obróbkę cieplną.
Weryfikacja: Kolokwium.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
AiR1_U01, AiR1_U04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_U, I.P6S_UW.o, I.P6S_UK