47212 Computersimulering af materialer

2024/2025

Er du interesseret i at lære computersimuleringer for at forstå materialesystemer og drive fremtidig teknologi og innovation inden for materialevidenskab og -teknik? Hvis ja, er dette et kursus for dig.
Kursusinformation
Computer simulation of materials
Engelsk
5
Bachelor
Retningsspecifikt kursus (BSc), General Engineering
Teknologiske linjefag, General Engineering
E1B (tors 13-17)
Campus Lyngby
Kurset indeholder tre hovedemner, der dækker over forskellige materialesimuleringsmetoder. Kurset er baseret på forelæsninger, simuleringsøvelser og projektarbejde i grupper.
13-uger
E1B
Skriftlig eksamen og bedømmelse af opgave(r)
Efter hvert emne vil studerende præsentere resultaterne af et lille projekt i form af en gruppepræsentation for lærerne og de andre studerende. Bedømmelsen vil være baseret på en samlet vurdering af de tre projektpresentationer og den endelige skriftlige eksamen. Bedømmelsestypen kan ændres til en mundtlig eksamen, hvis der er færre end 50 studerende, og ændringen vil blive annonceret i begyndelsen af kurset.
Skriftlig eksamen: 4 timer
Alle hjælpemidler - uden adgang til internettet
7-trins skala , intern bedømmelse
47210
41680/41681/41659/41686/62009/02631/02632/02633 , basalt kendskab til Matlab
Ming Chen , Lyngby Campus, Bygning 310, Tlf. (+45) 4677 5757 , minc@dtu.dk
Wolfgang Pantleon , Lyngby Campus, Bygning 425, Tlf. (+45) 4525 2315 , pawo@dtu.dk
47 Institut for Energikonvertering- og lagring
41 Institut for Byggeri og Mekanisk Teknologi
I studieplanlæggeren
Dette kursus giver den studerende en mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
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
24. maj, 2024