Atomistisk og multiskala materialmodellering og testing (MMM)

Bakgrunn: Når man anvender eller utvikler nye materialer har det alltid vært viktig å forstå hvorfor materialer får brudd. Med nanoteknologien er vi nå kommet til en fase der vi kan utvikle strukturer og teknologier ut fra kunnskap om enkeltatomer, og atomistisk modellering og beregning får derfor stor betydning for ingeniørens designprosess. I de senere årene har de kvantemekaniske beregningene blitt mer tilgjengelige for ingeniører fordi effektive beregningsprosedyrer er utviklet og fordi datamaskinkapasiteten har økt voldsomt. Dette gjør at gapet mellom kontinuums mekanikk og first principle beregninger har avtatt, og det er nå mulig å gjennomføre beregninger av brudd i materialer med tilstrekkelig store materialvolum (millioner av atomer) til at typiske deformasjonsmekanismer kan bli ivaretatt. Emnet omfatter atomistisk basert multi-skala modellering av brudd i materialer, med en detaljert presentasjon av beregningsmetoder og teori. Fokus er brudd-mekanismer relatert til bruddmekaniske teorier for metaller og keramer, fra et bunnen-opp perspektiv. Også andre materialegenskaper (elastiske, plastiske) og materialgrupper (nano-materialer, bio-materialer) vil bli behandlet. Emnet inkluderer basic molecular dynamics, nano-mekanisk testing, atomistiske analysemetoder, grunnleggende bruddmekanikk, deformasjonsmekanismer (sprøtt brudd, dislokasjons-mekanikk, dynamisk brudd), modellering av nano-materialer (carbon nanotubes, nanowires) og modellering av protein-baserte bio-materialer. Emnet inkluderer praktiske beregningsoppgaver/prosjekt som går parallelt med forelesningene. Studentene vil lære å koble de atomistisk baserte multi-skala modellene med ingeniørmessige modeller og kontinuumsteori.

KUNNSKAP
Kandidaten skal ha
• Avansert kunnskap om grunnleggende teorier for atomistisk modellering av brudd og multiskala material modellering og testing
• Kunne vurdere ulike metoder og velge de mest optimale løsningene for definerte problemstillinger
• Kunnskap om beregningsverktøy for atomistisk- og multiskala beregninger på super-datamaskinerl

FERDIGHETER
Kandidaten skal kunne:
• Formulere problemer og gjennomføre atomistiske beregninger på supercomputer
• Sette opp beregninger og analysere resultatene
• Gjennomføre et begrenset Case i samarbeid med andre studenter og planlegge, gjennomføre og presentere resultatene

GENERELL KOMPETANSE
Kandidaten skal ha:
• generell kompetanse atomistisk og multiskala modellering og testing av brudd i materialer
• god bakgrunn til å kunne gjennomføre selvstendige beregninger på superdatamaskin
• kan gjennomføre komplekse interdisiplinære oppgaver opg prosjekter

Forelesninger og prosjektoppgaver med atomistiske beregninger. Undervisningen gis på engelsk dersom studenter som ikke behersker norsk tar emnet. For å få bestått i emnet kreves det en score på minimum 70 prosent (70 av 100 poeng).