Hesaplamalı Malzeme Bilimi

Ders Kodu:

MSN 304

Ders Dönemi:

Bahar

Ders Tipi:

Zorunlu

Kredi:

3

Teori Saati:

3

Uygulama Saati:

0

Laboratuvar Saati:

0

AKTS:

6

Ön Koşul Dersleri:

Doğrusal Cebir

Dersin Dili:

İngilizce

Dersin Koordinatörü:

Taner Akbay

Dersi Verenler:

Taner Akbay

Dersin Amacı:

Bu derste öğrencilere atomik seviyeden makro (kontinyum) seviyeye dek çeşitli uzunluk ve zaman ölçeklerinde malzeme modelleme ve simulasyonuna yönelik modern hesaplama yöntemlerinin tanıtımı amaçlanmaktadır.

Dersin İçeriği:

Veri analizi için sayısal yöntemler, doğrusal ve doğrusal olmayan cebirsel ve diferansiyel denklemlerin çözümü Python programlama dili kullanılarak tanıtılacaktır. Mühendislik malzemelerindeki ısı transferi ve kütle difüzyonunu proseslerini betimleyen diferansiyel denklemlerin sayısal olarak çözümü için geliştirilen tekniklerinin (örn. sonlu farklar yöntemi) uygulamaları için geliştirilmiş kütüphanelerle birlikte Python programlamasının temelleri kapsanacaktır. Farklı uzunluk ölçeklerindeki mühendislik malzemelerinin yapı özellik ilişkisini hesaplamaya yönelik analizler hakkında bilgi sahibi olmak için atomistik ve moleküler simülasyon tekniklerinden örnekler verilecektir.

Dersin Öğretim Yöntemleri:

1: Anlatım, 2: Soru-Cevap, 3: Tartışma, 9: Modelleme, 12: Örnek Olay İncelemesi

Dersin Ölçme Yöntemleri:

A: Yazılı sınav, B: Test, C: Ödev kısa sınav, D: Deney raporu, E: Ev ödevi, F: Proje, G: Öğrenci sunumu, H: …

Dikey Sekmeler

Ders Tanimlari

Dersin Öğrenme Çıktıları

Dersin Öğrenme Çıktıları	Program Öğrenme Çıktıları	Öğretim Yöntemleri	Ölçme Yöntemleri
1) Mühendislik uygulamalarında kullanılan sayısal yöntemlerin temel bilgisini kazanır.	1a, 1b, 2a	1, 2, 3	A, E
2) Mühendislik malzemelerinde yapı-özellk ilişkisini etkin bir şekilde analiz etmek için malzeme modelleme ve simülasyonunda hesaplamalı yöntemlerin entegrasyonu ve uygulaması için bilgi ve beceri edinir.	1a, 1b, 2a, 2b	1, 2, 3	A, E
3) Python betik dilinde programlamayı öğrenir.	2a, 2b, 4a	1, 2, 3	A, E

Dersin Akışı

DERS AKIŞI
Hafta	Konular	Ön Hazırlık
1	Malzeme Modellemesine Giriş – Displinlerarası Yapıştırıcı	Ders notları
2	Python Dilinde Değişkenler, İfadeler, Fonksiyonlar	Ders notları
3	Veri Analizi ve Görselleştirmesi	Ders notları
4	Regresyon Analizi (Kareler Toplamının En Küçüğü Yöntemi)	Ders notları
5	Doğrusal ve Doğrusal Olmayan Denklem Çözme	Ders notları
6	Diferansiyel Denklem Çözme	Ders notları
7	Ara Sınav I	-
8	Kısmi Diferansiyel Denklem Çözme	Ders notları
9	Katlarda Isı Transferi Denklemlerinin Çözümü	Ders notları
10	Katılarda Kütle Transferi Denklemlerinin Çözümü	Ders notları
11	Ara Sınav II	-
12	Malzeme Modellemesinde Atomistik Simülasyon Teknikleri	Ders notları
13	Malzeme Modellemesinde Klasik Kuvvet Alanı Yöntemleri	Ders notları
14	Malzeme Modellemesinde Diğer Yöntemler	Ders notları
15	Özet	-

Kaynaklar

KAYNAKLAR
Ders kitapları			Computational Materials Science – An Introduction, J. G. Lee
Diğer Kaynaklar			Python Programming for Engineers and Scientists, I. Turk, C. I. Emre

Materyal Paylaşımı

MATERYAL PAYLAŞIMI
Dokümanlar	Paylaşılabilir
Ödevler	Paylaşılabilir
Sınavlar	Paylaşılmaz

Değerlendirme Sistemi

DEĞERLENDİRME SİSTEMİ
YARIYIL İÇİ ÇALIŞMALARI	SIRA	KATKI YÜZDESİ
Ödev	2	10
Ara sınav	2	20
Final sınavı	1	40
Toplam		100
FİNALİN BAŞARIYA ORANI		40
YIL İÇİNİN BAŞARIYA ORANI		60
Toplam		100

Dersin Program Çıktılarına Katkısı

DERSİN PROGRAM ÇIKTILARINA KATKISI
No	Program Öğrenme Çıktıları	Katkı Düzeyi
No	Program Öğrenme Çıktıları	1	2	3	4	5
1a	Matematik, fen bilimleri ve ilgili mühendislik disiplinine özgü konularda yeterli bilgi birikimi;					X
1b	Bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri, karmaşık mühendislik problemlerinde kullanabilme becerisi.					X
2a	Karmaşık mühendislik problemlerini saptama, tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi;					X
2b	Bu amaçla uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçme ve uygulama becerisi.					X
3a	Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlama becerisi;
3b	Bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygulama becerisi.
4a	Mühendislik uygulamalarında karşılaşılan karmaşık problemlerin analizi ve çözümü için gerekli olan modern teknik ve araçları geliştirme, seçme ve kullanma becerisi;					X
4b	Bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanma becerisi.
5a	Karmaşık mühendislik problemlerinin veya disipline özgü araştırma konularının incelenmesi için deney tasarlama becerisi,
5b	Deney yapma, veri toplama, sonuçları analiz etme ve yorumlama becerisi.
6a	Disiplin içi takımlarda etkin biçimde çalışabilme becerisi;
6b	Çok disiplinli takımlarda etkin biçimde çalışabilme becerisi;
6c	Bireysel çalışma becerisi.
7a	Türkçe sözlü ve yazılı etkin iletişim kurma becerisi;
7b	En az bir yabancı dil bilgisi;
7c	Etkin rapor yazma ve yazılı raporları anlama, tasarım ve üretim raporları hazırlayabilme becerisi,
7d	Etkin sunum yapabilme becerisi,
7e	Açık ve anlaşılır talimat verme ve alma becerisi.
8a	Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği bilinci; bilim ve teknolojideki gelişmeleri izleme ve kendini sürekli yenileme becerisi,
8b	Bilgiye erişebilme becerisi.
9a	Etik ilkelerine uygun davranma, mesleki ve etik sorumluluk bilinci.
9b	Mühendislik uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi.
10a	Proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi hakkında bilgi.
10b	Girişimcilik ve yenilikçilik hakkında farkındalık.
10c	Sürdürülebilir kalkınma hakkında bilgi.
11a	Mühendislik uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri hakkında bilgi,
11b	Çağın mühendislik alanına yansıyan sorunları hakkında bilgi.
11c	Mühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık.

AKTS İş Yükü Tablosu

AKTS / İŞ YÜKÜ TABLOSU
Etkinlik	SAYISI	Süresi (Saat)	Toplam İş Yükü(Saat)
Ders süresi (Sınav haftaları dahil değildir: 13xToplam ders saati/hafta)	13	3	39
Sınıf dışı ders çalışma süresi (Ön çalışma, pekiştirme, gözden geçirme/hafta)	13	6	78
Sınıf dışı ders çalışma süresi (Ara sınav/hafta)	2	7	14
Ara sınav	2	1.5	3
Sınıf dışı ders çalışma süresi (Final sınavı/hafta)	1	10	10
Final sınavı	1	2	2
Toplam İş Yükü			146
Toplam İş Yükü / 25 (s)			5.84
Dersin AKTS Kredisi			6

Arama formu

Hesaplamalı Malzeme Bilimi

Dikey Sekmeler

Ders Tanimlari