De inhoud van dit college is opgenomen in het nieuwe mastervak 4LM30 Multiscale modelling for polymer mechanics.
Het college zal een inleiding geven tot de belangrijkste deeltjes-gebaseerde simulatietechnieken:
- Moleculaire dynamica (MD)
- Brownse (BD) en Langevin dynamica
- Metropolis Monte Carlo (MC)
Die tegenwoordig worden gebruikt om de thermo-mechanische eigenschappen van materialen te modelleren en te voorspellen.
Om deze technieken toe te kunnen passen worden in het college de volgende subonderwerpen behandeld:
- Het controlleren van temperatuur en druk met behulp van thermo- en barostaten;
- Het aanbrengen van externe deformatie en temperatuursgradienten;
- Het berekenen van de mechanische en thermische respons (spannings tensor en warmteflux);
- Hulpmiddelen om de microstructuur te analyseren (bv. heterogeniteit, netwerk-connectiviteit, structuur factor).
Om de nauwkeurigheid en effici毛ntie van de gebruikte technieken te verhogen, worden ook de volgende onderwerpen behandeld:
- Tijdsintegratie schema's voor MD (Euler, Verlet) en BD (Euler);
- Effici毛nte energie- en krachtberekeningen voor grote systemen (buurman en cel lijsten);
- Periodieke randvoorwaarden.
De volgende punten hebben specifiek betrekking op Metropolis MC:
- Het belang van het ontwerpen van voorwaarden ter voorkoming van onfysische bewegingen (in tegenstelling tot MD en BD);
- Gemiddelden en het nut van fluctuaties;
- Fase-overgangen.
De bovengenoemde simulatietechnieken zullen worden toegepast om het gedrag van de moleculaire vloeistoffen, polymeren, collo茂den en metalen te bestuderen.
Leerdoelen
Na het volgen van dit college is de student in staat om met behulp van computersimulaties, de macroscopisch thermo-mechanische eigenschappen van materialen, op basis van de dynamica van samengestelde deeltjes (atomen, moleculen), te voorspellen. De student zal de verworven praktische kennis over de belangrijkste deeltjes-gebaseerde simulatie technieken, denk hierbij aan moleculaire dynamica (MD), Brownse dynamica (BD) en Monte Carlo (MC) simulaties, toepassen op problemen uit de werktuigbouw.