Modelowanie komputerowe

Modelowanie komputerowe jest obecnie jedną z podstawowych metod wspomagających proces projektowania, wytwarzania i analizy materiałów i konstrukcji. Obecny poziom rozwoju metod symulacji komputerowych umożliwia analizę właściwości i zjawisk zależnych od struktury atomowej oraz mikrostruktury materiału. W odniesieniu do konstrukcji możliwe jest przewidywanie właściwości statycznych i dynamicznych pojedynczych elementów, bądź zespołu współpracujących elementów z uwzględnieniem ich jednorodnej bądź niejednorodnej budowy wewnętrznej.

Wydział Inżynierii Materiałowej posiada wiedzę i umiejętności w obszarze symulacji komputerowych materiałów i konstrukcji, zaczynając od analizy właściwości w skali atomowej (Metoda Funkcjonału Gęstości – DFT oraz Dynamika Molekularna -MD) poprzez mezoskalę uwzględniającą mikrostrukturę (Metoda Automatów Komórkowych, Metoda MonteCarlo) a skończywszy na skali ośrodków ciągłych (Metoda Elementów i/lub Objętości Skończonych).

Przykłady zastosowań

  • Materiały nanokrystaliczne –wpływ wielkości ziarna na właściwości mechaniczne i stabilność termiczną;
  • Granice międzykrystaliczne i międzyfazowe – określenie wpływu granic ziaren i granic międzyfazowych na właściwości mechaniczne, chemiczne i termiczne materiałów, w tym: nanometali, kompozytów z dodatkiem grafenu, materiałów reaktorów termojądrowych;
  • Materiały półprzewodnikowe grupy IV - obliczenia właściwości elektronowych, strukturalnych i termodynamicznych defektów i domieszek; modelowanie procesów wytwarzania półprzewodników z zastosowaniem technik PVT i CVD;
  • Kompozyty na osnowie miedzi i srebra z dodatkiem grafenu – przewodność termiczna granic międzyfazowych metal-grafen, wpływ zawartości i rozmieszczenia grafenu w osnowie na przewodność cieplną kompozytów metal-grafen;
  • Kompozyty konstrukcyjne – projektowanie numeryczne wielkogabarytowych konstrukcji nośnych z uwzględnieniem wewnętrznej struktury materiału;
  • Materiały porowate – modelowanie wpływu struktury na właściwości materiałów o porowatości otwartej z uwzględnieniem zastosowania na materiały filtrów, elektrod ogniw paliwowych, wymienników ciepła i absorberów energii zderzenia;
  • Skały łupkowe – modelowanie właściwości i procesów przepływu cieczy i gazów;
  • Procesy odzysku ciepła ze spalin samochodowych – obliczenia przepływu gazów i transportu ciepła;
  • Procesy interakcji fali elektromagnetycznych i mechanicznych z materiałami.

Infrastruktura i oprogramowanie

  • Klaster komputerowy – 360 rdzeni AMD Opteron 64-bit.
  • 6xStacja robocza 8-16 rdzenia Intel 64-bit
  • ANSYS/Fluent
  • Abaqus
  • LAMMPS
  • VASP
  • MicroMeter

Projektowaniem i opisem właściwości materiałów z wykorzystaniem metod numerycznych zajmują się grupy badawcze: