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 eller plasticitet 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
- Forklare det grundlæggende inden for phase
field-modellering
- Anvende phase field-modellering på metal-/oxidsystem
(forgrovning/interdiffusion)
- Diskutere forskelle mellem kinetiske Monte Carlo simuleringer
og phase field-modellering
- Forklare det grundlæggende i homogenisering og lokalisering
baseret på termisk ledningsevne
- Anvende finite element metoden til homogenisering af
metal-/oxidsystem (elastisk/plastisk 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) phase
field- og 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 interdiffusion, omkrystallisation
og 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
29. april, 2022
