Overordnede kursusmål
I dette kursus vil den studerende opnå forståelse for de
grundlæggende principper bag numeriske simuleringer af
mikrostrukturudvikling i krystallinske materialer (oxider og
metaller) induceret af kemiske, mekaniske eller termiske eksterne
belastninger, herunder de tilhørende ændringer i
materialeegenskaber, såsom mikrostruktur, elektrisk og termisk
ledningsevne, elasticitet osv. Dette kursus giver en introduktion
til forskellige materialesimuleringsmetoder fra mikro- til
makroskala og hjælper de studerende, som ønsker at gå dybere ind i
computersimulering og/eller design af strukturelle eller
funktionelle materialer i senere kurser, på vej.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Forklare principperne bag CALPHAD-modellering, termodynamiske
ligevægtsberegninger og kinetiske diffusionssimuleringer
- Forudsige faseligevægte i simple metal-/oxidsystemer ved at
bruge termodynamiske ligevægtsberegninger og
diffusionssimuleringer
- Optimere materialeegenskaber og/eller bearbejdningsbetingelser
ved at bruge resultaterne af termodynamiske ligevægtsberegninger og
diffusionssimuleringer
- Redegøre for tilfældighedens betydning i kinetiske Monte Carlo
simuleringer
- Forklare det grundlæggende inden for Monte Carlo
simuleringer
- Anvende Monte Carlo simuleringer på kornvækst
- Forklare det grundlæggende i homogenisering og lokalisering
baseret på termisk ledningsevne
- Anvende finite element metoden til homogenisering af
metal-/oxidsystem (elastisk respons)
- Undersøge mikrostrukturens opførsel under mekanisk
belastning
Kursusindhold
Forskellige beregningsmetoder til simulering af materialer vil
blive opdelt i tre hovedemner, der hvert dækkes i løbet af fire
uger. Følgende metoder vil blive introduceret i kurset: 1)
termodynamiske beregninger og diffusionssimuleringer, 2) Monte
Carlo-simuleringer, og 3) egenskabsmodellering ved homogenisering
og lokalisering ved brug af finite element-metoden. Inden for hver
4-ugers periode vil de studerende først lære om de forskellige
simuleringsværktøjer via forelæsninger og små øvelser. Derefter vil
der blive introduceret et gruppeprojekt for hvert emne.
Gruppeprojekterne vil anvende simuleringsmetoderne på et
materialevidenskabeligt problem. De studerende vil bruge de lærte
simuleringsværktøjer til at løse specifikke problemer med komplekse
faseligevægte, diffusionsinduceret fasetransformation,
mikrostrukturel evolution under kornvækst og mekaniske egenskaber.
Den simulerede mikrostruktur vil blive sammenlignet med rigtige
mikrostrukturer. De studerende vil yderligere forudsige materialers
egenskaber baseret på de simulerede mikrostrukturer. I slutningen
af hver 4-ugers periode vil de studerende præsentere projektets
resultater i form af en gruppepræsentation for underviserne og de
øvrige studerende.
Litteraturhenvisninger
Kursusmaterialet vil blive gjort tilgængeligt online under kurset.
Sidst opdateret
02. maj, 2025
