Module also offered within study programmes:
General information:
Annual:
2017/2018
Code:
MIS-2-304-IO-n
Name:
Advanced Computational Techniques
Faculty of:
Metals Engineering and Industrial Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Computational Engineering
Field of study:
Applied Computer Science
Semester:
3
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Part-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. nadzw. dr hab. inż. Banaś Krzysztof (banas@metal.agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. nadzw. dr hab. inż. Banaś Krzysztof (banas@metal.agh.edu.pl)
Chłoń Kazimierz (chlon@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Skills
M_U001 Student can configure modelling software for performing simulations of selected problems. Student potrafi skonfigurować oprogramowanie do modelowania numerycznego wybranych problemów. IS2A_U11, IS2A_U05, IS2A_U07 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes
M_U002 Student can perform simulations of selected problems, analyse the results and apply adaptation techniques. Student potrafi przeprowadzać symulacje numeryczne, konfigurować parametry rozwiązania, analizować wyniki i stosować techniki adaptacyjne. IS2A_U11, IS2A_U05, IS2A_U07 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes
M_U003 Student can implement modifications to selected procedures of FEM codes Student potrafi wprowadzać modyfikacje do oprogramowania symulacyjnego MES oraz uruchamiać i testować zmodyfikowany kod IS2A_U11, IS2A_U05, IS2A_U07 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Student knows selected advanced methods for solving large sparse systems of equations. Student zna wybrane zaawansowane metody rozwiązywania układów równań liniowych. IS2A_W08, IS2A_W01, IS2A_W03 Test results
M_W002 Student knows selected advanced FEM formulations for problems of mechanics. Student zna wybrane zaawansowane sformułowania metody elementów skończonych (MES) w zagadnieniach mechaniki. IS2A_W08, IS2A_W02, IS2A_W23, IS2A_W07 Test results
M_W003 Student knows selected methods of error estimation for the finite element method. Student zna wybrane metody szacowania błędu i adaptacji siatek obliczeniowych w MES. IS2A_W08, IS2A_W23, IS2A_W07 Test results
M_W004 Student knows selected advanced methods for solving large sparse systems of equations. Student zna wybrane zaawansowane metody rozwiązywania układów równań liniowych. IS2A_W09 Examination
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Skills
M_U001 Student can configure modelling software for performing simulations of selected problems. Student potrafi skonfigurować oprogramowanie do modelowania numerycznego wybranych problemów. - - + - - - - - - - -
M_U002 Student can perform simulations of selected problems, analyse the results and apply adaptation techniques. Student potrafi przeprowadzać symulacje numeryczne, konfigurować parametry rozwiązania, analizować wyniki i stosować techniki adaptacyjne. - - + - - - - - - - -
M_U003 Student can implement modifications to selected procedures of FEM codes Student potrafi wprowadzać modyfikacje do oprogramowania symulacyjnego MES oraz uruchamiać i testować zmodyfikowany kod - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student knows selected advanced methods for solving large sparse systems of equations. Student zna wybrane zaawansowane metody rozwiązywania układów równań liniowych. + - - - - - - - - - -
M_W002 Student knows selected advanced FEM formulations for problems of mechanics. Student zna wybrane zaawansowane sformułowania metody elementów skończonych (MES) w zagadnieniach mechaniki. + - - - - - - - - - -
M_W003 Student knows selected methods of error estimation for the finite element method. Student zna wybrane metody szacowania błędu i adaptacji siatek obliczeniowych w MES. + - - - - - - - - - -
M_W004 Student knows selected advanced methods for solving large sparse systems of equations. Student zna wybrane zaawansowane metody rozwiązywania układów równań liniowych. + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
Zaawansowane techniki obliczeniowe, Advanced Computational Techniques

1. Metoda elementów skończonych – sformułowanie słabe dla wybranych problemów mechaniki (6h)
2. Metoda elementów skończonych – dyskretyzacja nieciągła, stabilizacja sformułowania, sformułowania mieszane (2h)
3. Metoda elementów skończonych – aproksymacja wyższego rzędu, analiza izogeometryczna (2h)
4. Metoda elementów skończonych – tworzenie układów równań liniowych, cechy charakterystyczne macierzy układu, agregacja macierzy elementowych (2h)
5. Metoda elementów skończonych – szacowanie błędu, techniki i strategie adaptacji (4h)
6. Numeryczna algebra liniowa – iteracyjne rozwiązywanie układów równań liniowych – metody Jacobiego i Gaussa-Seidla, techniki kolorowania (4h)
7. Numeryczna algebra liniowa – iteracyjne rozwiązywanie układów równań liniowych – metody podprzestrzeni Kryłowa, poprawa uwarunkowania macierzy, metoda dekompozycji Schwarza (4h)
8. Aproksymacja równań różniczkowych cząstkowych – metody dekompozycji obszaru, podział siatki obliczeniowej (2h)
9. Strategie modelowania wybranych zagadnień mechaniki (6h)

Laboratory classes:
Advanced Computational Techniques

1. Konfiguracja oprogramowania symulacyjnego (6h)
2. Przeprowadzanie modelowania wybranych zagadnień mechaniki (6h)
3. Implementacja modyfikacji algorytmów numerycznych w oprogramowaniu symulacyjnym (6h)
4. Uruchamianie zmodyfikowanego oprogramowania (6h)
5. Testy poprawności i wydajności utworzonego oprogramowania (6h)

1. Configuration of modelling software
2. Simulations of selected problems, analysis of results
3. Modification of selected procedures from an adaptive finite element code

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 132 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Participation in lectures 18 h
Participation in laboratory classes 18 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Preparation for classes 30 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 30 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 14 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

The final grade is computed as weighted average of grades for laboratory classes and final test.
Średnia ważona ocen z egzaminu i laboratorium – po uzyskaniu co najmniej 3.0 z każdej z nich. Aktywny udział w wykładach jest brany pod uwagę przy obliczaniu oceny końcowej.

Prerequisites and additional requirements:

Zgodnie z Regulaminem Studiów AGH podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest ostatni dzień zajęć w danym semestrze. Termin zaliczenia poprawkowego (tryb i warunki ustala prowadzący moduł na zajęciach początkowych) nie może być późniejszy niż ostatni termin egzaminu w sesji poprawkowej (dla przedmiotów kończących się egzaminem) lub ostatni dzień trwania semestru (dla przedmiotów niekończących się egzaminem).

Recommended literature and teaching resources:

1. C.Johnson, Numerical solutions of partial differential equations by the finite element method,
Cambridge University Press.
2. J.Donea, A.Huerta, Finite Element Methods for Flow Problems, Willey.
3. P.Solin, Partial Differential Equations and the Finite Element Method, Willey, 2006.
4. T..J.R.Hughes, The Finite Element Method. Linear Statics and Dynamics Finite Element
Analysis, Prentice-Hall.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Nowe możliwości MES i metody alternatywne dla MES — New capabilities of FEM and methods alternative for FEM / T. Burczyński, K. BANAŚ, M. PIETRZYK // W: PLASTMET’2008 : zintegrowane studia podstaw deformacji plastycznej metali : VI seminarium naukowe : 25 listopada – 28 listopada 2008 Łańcut – Zamek / Sekcja Teorii Procesów Przeróbki Plastycznej Komitetu Metalurgii PAN, Sekcja Mechaniki Materiałów Komitetu Mechaniki PAN. — [Polska : PAN, 2008]. — S. [1–2]

Rheological models of blood: sensitivity analysis and benchmark simulations / Danuta SZELIGA, Piotr MACIOŁ, Krzysztof BANAŚ, Magdalena KOPERNIK, Maciej PIETRZYK // W: NUMIFORM 2010 : the 10th international conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes : Pohang, Republic of Korea : June 13–17, 2010 : book of abstracts / eds. Fr ́d ́ric Barlat, Young Hoon Moon, Myoung-Gyu Lee ; Pohang University of Science and Technology. — S. l. : s. n., 2010. — S. 77. — Pełny tekst W: NUMIFORM 2010 [Dokument elektroniczny] : proceedings of the 10th international conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes : Pohang, Republica of Korea : 13–17 June 2010. — Wersja do Windows. — Dane tekstowe / eds. Fr ́d ́ric Barlat, Young Hoon Moon, Myoung-Gyu Lee; American Institute of Physics. — S. l. : American Institute of Physics. — 1 dysk optyczny. — s. 1184–1192. — Wymagania systemowe : Adobe Acrobat Reader ; napęd CD-ROM. — Bibliogr. s. 1192, Abstr. — (AIP Conference Proceedings ; vol. 1252). — ISBN 978-0-7354-0799-2

Study on development of an adaptive finite element – cellular automata model for austenite-ferrite phase transformation / Ł. MADEJ, P. Spytkowski, K. MICHALIK, F. Krużel, P. Macioł, K. BANAŚ, M. PIETRZYK // W: ECCM 2010 [Dokument elektroniczny] : IV European Conference on Computational Mechanics : solids, structures and coupled problems in engineering: France : May 16–21, 2010. — Wersja do Windows. — Dane tekstowe / ECCOMAS European Community on Computational Methods in Applied Sciences. — [S. l. : s. n, 2010]. — 1 dysk optyczny. — S. 1–2. — Wymagania systemowe: Adobe Acrobat Reader ; napęd CD-ROM. — Bibliogr. s. 2.

Additional information:

-