Emne - Numeriske metoder for materialer - TMM4243
Numeriske metoder for materialer
Vurdering og obligatoriske aktiviteter kan bli endret frem til 20. september.
Om
Om emnet
Faglig innhold
En viktig del av moderne materialforskning er basert på beregningsmodeller som kan gi kvalitativ og kvantitative innsikt i de grunnleggende mekanismene som styrer ulike material- og systemegenskaper. Dette kurset vil gi det teoretiske grunnlaget som er nødvendig for å forstå flere ulike modelleringsmetoder og strategier som anvendes for ulike lengdeskalaer og på ulike tidsskalaer. Emnet gir praktiske eksempler på implementering der studentene skal implementere metodene for enkle modellsystemer. Eksempler på relevante beregningsmetoder og modellsystemer inkluderer fluiddynamikksimuleringer ved bruk av finite element-metoden, molekyler og materialer i nanoskala ved bruk av molekylær dynamikk og Monte Carlo og data mining for å analysere komplekse eksperimentelle data, etc. Kurset vil involvere praktiske implementeringer av disse metodene i enkle simuleringer.
Læringsutbytte
Kunnskap:
- Matematisk grunnlag for numeriske verktøy: (Runga Kutta, Finite Element Method, statistikk)
- Ha generell oversikt over de ulike beregningsmetodene for modellering av materialer på ulike nivå (tidsintervall, lengdeskala og mengde)
Ferdigheter
- Kunne skrive, anvende, tolke og vurdere representative koder for fysiske system.
- Kunne tolke simuleringsresultater, trekke konsistente konklusjoner og forutsi atferden til fysiske systemer
- Kunne vurdere graden av anvendbarhet til en gitt modell, kunne velge riktig strategi og implementering for et system samt forstå tolkningsbegrensninger.
Læringsformer og aktiviteter
Forelesninger, programmeringsoppgaver i grupper, øvingstimer.
Studentene skal velge det settet med beregningsmetoder de vurderer som mest relevante for deres videre studier. Hver metode vil komme med et sett med digitale læringsverktøy og øvelser, inkludert kodeimplementering. Hver metode vil bli ledsaget av øvingstimer hvor både professor(er) og studentassistenter vil være tilgjengelige for å svare på spørsmål samt hjelpe til med kodeimplementering.
Mer om vurdering
Kurset inkluderer arbeider som teller 51% og en muntlig eksamen som teller 49%.
Anbefalte forkunnskaper
- Studenten skal kunne Python. TPK4186 eller lignende tilfredsstiller dette.
- Studenten skal ha grunnleggende forståelse for fysikk, kjemi og materialteknologi. Kurs i fysikk, kjemi og materialteknologi ved NTNU oppfyller dette.
- Studenten trenger et skikkelig matematisk grunnlag i lineær algebra og skal forstå og kunne bruke og løse ligninger representert ved hjelp av vektorer og matriser. Kurset TMA4110 Matematikk 3 ved NTNU eller tilsvarende er tilstrekkelig.
- Det er en fordel å ha kunnskaper i termodynamikk, statistisk mekanikk og fluidmekanikk.
Kursmateriell
Blir oppgitt ved oppstart.
Fagområder
- Kondenserte mediers fysikk
- Maskinkonstruksjon og materialteknikk - Mekanisk integritet
- Datateknikk og informasjonsvitenskap
- Materialteknologi
- Materialer
- Maskinkonstruksjon og materialteknologi
- Numerikk
- Generell fysikk
- Materialer og bearbeiding - materialmodellering
- Maskinkonstruksjon og materialteknikk - materialteknikk
- Material- og faststoffysikk
- Fysikalsk kjemi
- Teknologiske fag