Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Numerikus módszerek alkalmazása az elektronikai technológiai folyamatok modellezésében

    A tantárgy angol neve: Application of Numerical Methods in Electronics Technology Process Modeling

    Adatlap utolsó módosítása: 2011. október 28.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    PhD képzés 
    Villamosmérnöki Doktori Iskola

    Kötelezően választható tárgy

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIETD222   4/0/0/v 5  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Illés Balázs György, Elektronikai Technológia Tanszék
    4. A tantárgy előadója
    Név: Beosztás: Tanszék, Int.:
    Dr. Jakab László docens Elektronikai Technológia Tsz
    Dr. Varga Gábor docens

    Fizika Tanszék

    Dr. Fürjes Péter MTA-MFA
    Sinkovics Bálint adjunktus Elektronikai Technológia Tsz
       
       
    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Matematika

    Elektronikai technológia

    Fizika
    6. Előtanulmányi rend
    Ajánlott:
    Nincs
    7. A tantárgy célkitűzése

    A tantárgy célja használható, kreatív tudás átadása a hallgatóknak az elektronikai technológiában leggyakrabban előforduló fizikai, kémiai, fizikai-kémiai, elektrokémiai jelenségek modellezésének és szimulációjának területén. Részletesen – a matematikai alapok részletezésével és az elektroniakai technológia gyártási folyamataiból vett szemléltető példák segítségével – bemutatja a különböző természeti jelenségek megjelenését a technológiában, ezáltal a korábban elsajátított elméleti tudás jobb megértését, elmélyítését segíti elő. A tantárgy további célja a hallgatók modellezési készségének és a modellezés és szimuláció segítségével történő probléma-megoldási készségének fejlesztése valós modellezési problémák bemutatásának segítségével. A hallgatók ilyen módon elsajátítják az elektronikai gyártásban előforduló – méréssel vagy más gyakorlati úton nem felderíthető – problémák megoldását, kezelését.

    A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgatóktól elvárható, hogy:

     

    • legyenek tisztában a modellezés és szimuláció alapvető fogalmaival, céljaival,

       

    • ismerjék a tárgyalt jelenségek fizikai alapjait,

       

    • legyenek tisztában a tárgyalt természeti jelenségek leírásához szükséges matematikai alapokkal,

       

    • képesek legyenek az elektronikai technológiában előforduló egyes fizikai, kémiai jelenségek modelljét felállítani,

       

    • ismerjék és alkalmazni tudják a tárgyalt numerikus módszereket,

       

    • áttekintésük legyen a modern és hatékony célszoftverekről,

       

    • legyenek tisztában a modellezés és szimuláció céljaival és szerepével az elektronikai technológia területén,

       

    • legyenek képesek modell készítésére egyszerűbb – az elektronikai gyártásból vett –  valós problémákról, valamint legyenek képesek a szimulációs eredmények felhasználására a problémamegoldásban és paraméterek optimalizálásában.

       

    8. A tantárgy részletes tematikája I.  Matlab programozás

     

    1-4. A MATLAB környezetének és programozásának a megismerése: mátrix műveletek, a lineáris algebra elemei, függvények ábrázolása, nyomtatás, file kezelés, vezérlő utasítások, interaktív felhasználói grafikus felület. Objektum orientált programozás.

     

    5-6. Algoritmusok programozásának az elsajátítása numerikus integrálást, deriválást megoldó programok írásával. Hibakeresés.

     

    7-8. Programtervezés. A választott probléma számítógéppel segített megoldásának tervezése. Numerikus megoldó mag: numerikus módszerek, input output.

     

    9-10. Programírás. A numerikus módszerek algoritmizálása. A megoldó mag felépítése. Az input, output állományok kezelését ellátó program, valamint a felhasználói felület megírása.

     

    11-12. Programtesztelés. Az eredmények tesztelése esetlegesen ismert analitikus megoldás figyelembevételével. A kapott eredmények megbízhatóságát megadó paraméterek ill. eljárások beépítése a programba. Sebesség és memória igény optimalizálás.

     

    13-14. Program dokumentáció. A program online és nyomtatott leírása. Súgó valamint "demo" beépítése a programba. A számítások során kapott eredmények kinyomtathatóságának biztosítása.

     

    II. Gyakorlati problémák megoldása

     

    1–2. Bevezetés a modellezésbe, matematikai és fizikai alapok.

     

    3-6. Numerikus módszerek matematikai alapjai: véges differencia, véges elem módszerek. A különböző megoldások előnyei és hátrányai. Számítógépes modell létrehozásának menete. Kapcsolat a numerikus leírás és a valóság között, az egyes megoldások hibái, stabilitása, alkalmazhatósága a technológiai folyamatok modellezében.

     

    7–8. Hatékony modellező célszoftverek megismerése, Comsol Multiphysics.

     

    9–10. Hatékony modellező célszoftverek megismerése, ANSYS.

     

    11-14. Technológiai folyamatok esettanulmányai (Matlab, C kódok, Comsol és ANSYS segítségével):

     

    a)      Újraömlesztéses forrasztás, optimalizálás a folyamat ablakra

     

    b)      Gázok áramlása reflow kemencében, optimalizálás minimális gázmennyiségre

     

    c)      Forrasztott kötés kialakulásának mechanizmusa

     

    d)      Lézeres megmunkálás modellezése: abláció, forrasztás, hegesztés, vágás

     

    e)      Alkatrész, készülék hűtésének optimalizálása, hőterjedés különböző formái

     

    f)        Hőmérséklet hatására történő deformáció, mechanikai feszültség. A helyes anyagi paraméterek és geometria megválasztása

     

    g)   Hőtani megfontolások MEMS eszközök tervezése során

     

    h)   MEMS szerkezetek mechanikai modellezése

     

    i)      Flexibilis áramkörök mechanikai modellezése, a megfelelő anyagok és geometria kiválasztása a fellépő mechanikai feszültségek minimalizálásának érdekében

     

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A tárgy 14 tanulmányi héten keresztül, heti 4 órában kerül előadásra
    10. Követelmények

    a.       A szorgalmi időszakban:

               Egy zárthelyi a 12. héten

    b.       A vizsgaidőszakban:

              Írásbeli vizsga

    11. Pótlási lehetőségek

    Sikertelen zárthelyi pótlása pótzárthelyivel, annak sikertelensége esetén pót-pótzárthelyivel lehetséges.

    12. Konzultációs lehetőségek

    Igény szerint, az előadások végén vagy előre egyeztetett időpontokban.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Bernard P. Zeigler, Tag Gon Kim Herbert Praehofer: Theory of modelling and simulation, Academic Press, 2000 (second edition)

    Won Young Yang, Wenwu Cao, Tae-Sang Chung, John Morris: Applied Numerical Methods Using MATLAB, Wiley, 2005

    Stanley J. Farlow: Partial Differential Equations for Scientists and Engineers, Dover, 1982

    David S. Burnett: Finite element analysis, Addison-Wesley, 1988
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra56
    Félévközi készülés órákra18
    Felkészülés zárthelyire 
    Házi feladat elkészítése 
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása28
    Vizsgafelkészülés48
    Összesen150
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
    Név: Beosztás: Tanszék, Int.:
    Dr. Jakab László docens Elektronikai Technológia Tsz
    Sinkovics Bálint adjunktus Elektronikai Technológia Tsz

    Illés Balázs

    Molnár László Milán

    adjunktus

    adjunktus

    Elektronikai Technológia Tsz

    Elektronikai Technológia Tsz