Werkstoffsimulation (M2/M3) (COMM)12.5 ECTS
(englische Bezeichnung: Computational Modelling of Materials)

Lehrveranstaltungen:

• Pflichtfächer / mandatory courses
  • Introduction to Advanced Maths and Calculus (WS 2016/2017)
    (Seminar, 1 SWS, Paolo Moretti, Einzeltermine am 18.10.2016, 21.10.2016, 9:00 - 12:00, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2)
  • Multi-scale Simulation Methods I (Lecture) (WS 2016/2017)
    (Vorlesung, 1 SWS, Stefan Sandfeld et al., jede 2. Woche Mo, 12:45 - 14:15, CIP Pool WW; ab 31.10.2016; Every even week: FEM 1 lectures on MONDAYS at 12.45-14.15 in the WW CIP pool, MuSim 1 tutorial on WEDNESDAYS at 13.45-15.15 in the pool 0.157-115. Every odd week: MuSim1 lectures on Mondays at 12.45-14.15 in the WW CIP pool, FEM 1 tutorials on Wednesdays at 13.45-15.15 in the pool 0.157-115. There will be NO MuSim1 L/T during the first two weeks (17-28 October). Instead there will a PYTHON course each week (you only have to take part in one of them). Please sign up for the Python courses at StudOn!)
  • Multi-scale Simulation Methods I (Tutorial) (WS 2016/2017)
    (Übung, 1 SWS, Stefan Sandfeld et al., Mi, 13:45 - 15:15, 0.157-115; ab 31.10.2016; siehe Bemerkungen zur entsprechenden Vorlesung / please see the comments for the lecture)
  • Multi-scale Simulation Methods II (Lecture) (SS 2017)
    (Vorlesung, 1 SWS, Paolo Moretti, Di, 8:15 - 9:45, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2; First lecture on 02.05.2017. Lectures and tutorials will be held alternatigly. Tutorialtermine nach Absprache in der 1. Vorlesung (in Fürth, Technikum 2, R.2.018))
  • Multi-scale Simulation Methods II (Tutorial) (SS 2017)
    (Tutorium, 1 SWS, Paolo Moretti et al., jede 2. Woche Fr, 8:15 - 9:45, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2; First lecture on 02.05.2017. Lectures and tutorials will be held alternatigly. Tutorialtermine nach Absprache in der 1. Vorlesung)
  • Nebenfachpraktikum Werkstoffsimulation (SS 2017)
    (Praktikum, 1 SWS, Paolo Moretti et al., Mo, 15:00 - 16:30, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2; Bzgl. Termine: die Studierenden müssen 2 Praktika auswählen. Davon hängen die jeweiligen Termine ab!)
• Wahlvorlesungen / elective courses
  • Numerische Methoden in den Werkstoffwissenschaften - Atomistische Methoden (SS 2017)
    (Vorlesung mit Übung, 2 SWS, Erik Bitzek, Blockveranstaltung 26.4.2017-21.6.2017 Mi, 10:15 - 11:45, 0.157-115; Blockveranstaltung 28.6.2017-26.7.2017 Mi, 8:30 - 10:00, 0.157-115; Start: 03.05.2017)
  • Generalized Continuum Models of Materials Mechanics (SS 2017)
    (Vorlesung, 1 SWS, Michael Zaiser, Mi, 08:15 - 09:45, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2)
  • Foundations of Finite Element Simulation (Tutorial) (WS 2016/2017)
    (Übung, 1 SWS, Stefan Sandfeld et al., Mi, 13:45 - 15:15, 0.157-115; Mi; ab 24.10.2016; Siehe Bemerkungen zur Vorlesung / see lecture comments)
  • Foundations of Finite Element Simulation (Lecture) (WS 2016/2017)
    (Vorlesung, 1 SWS, Stefan Sandfeld, jede 2. Woche Mo, 12:45 - 14:15, CIP Pool WW; Mo; ab 24.10.2016; Every even week: FEM 1 lectures on MONDAYS at 12.45-14.15 in the WW CIP pool, MuSim 1 tutorial on WEDNESDAYS at 13.45-15.15 in the pool 0.157-115. Every odd week: MuSim1 lectures on Mondays at 12.45-14.15 in the WW CIP pool, FEM 1 tutorials on Wednesdays at 13.45-15.15 in the pool 0.157-115. Please visit https://www.studon.fau.de/crs1648596_join.html for signing up for this course (please state if you are from CE/MAP/WW/...). FEM tutorials and MuSim 1 tutorials will be held alternately in the EEI CIP pool.)
  • Modelling Materials with Finite Element Simulations (Tutorial) (SS 2017)
    (Übung, 1 SWS, Stefan Liebenstein, Mi, 12:15 - 13:45, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2)
  • Modelling Materials with Finite Element Simulations (Lecture) (SS 2017)
    (Vorlesung, 1 SWS, Michael Zaiser, jede 2. Woche Mi, 14:15 - 15:45, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2; Lecture and tutorial will be held either alternating or as a block of 2x 1.5h - as required.)
  • Dislocation Theory and Dislocation Simulation (Lecture) (WS 2016/2017 - optional)
    (Vorlesung, 1 SWS, Michael Zaiser, Fr, 12:15 - 13:45, 00.151-113)
  • Dislocation Theory and Dislocation Simulation (Tutorial) (WS 2016/2017 - optional)
    (Übung, 1 SWS, Michael Zaiser, Fr, 10:15 - 11:45, 00.151-113)
  • Computational models of biomaterial failure (SS 2017 - optional)
    (Vorlesung mit Übung, 2 SWS, Paolo Moretti)
  • Seminar Computational Materials Science I (WS 2016/2017 - optional)
    (Seminar, 2 SWS, Michael Zaiser et al., Mi, 17:00 - 18:30, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2)
  • Seminar Computational Materials Science II (SS 2017 - optional)
    (Seminar, 2 SWS, Michael Zaiser et al., Mi, 17:15 - 18:45, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2)

Inhalt:

In this modul the foundations and the application of computer-based modeling and simulation methods that are commonly used in computational materials science are learned. Those simulations are an important counterpart to experiments and purely theoretical considerations and have become extremely powerful during the last decades. Knowledge about common simulation methods on different scales together with understanding how the physics transfers into a model and how simulations can be used to answer materials questions will turn out to be very helpful with respect to any major.

Lernziele und Kompetenzen:

Wissen

Lernende können materialwissenschaftliche Anwenungsgebiete von relevanten Simulationsmethoden wiedergeben. Sie sind in der Lage theoretische Grundlagen wiederzugeben (z.B. Kontinuumsmechanik, Vektoren und Tensoren, Finite Elemente, Programmierung mit Python).

Verstehen

Lernende können die Rolle von Simulationsverfahren in der Werkstoffwissenschaft aufzeigen. Sie können werkstoffwissenschaftlichen Phänomenen klassifizieren, deren relevante Zeit- und Längenskalen abstrahieren und Mechanismen in Hinblick auf Simulationen abstrahieren und klassifizieren. Sie können die Funktionsweisen von Simulationsmethoden erläutern. Dazu zählen u.a.:

• Diskrete Versetzungsdynamik

• Atomistische Simulationen

• Finite Element Simulation von Elastizität und Plastizität

• Phasenfeldmethode

• Mehrskalensimulationsmethoden

Anwenden

Lernende können allgemeine werkstoffwissenschaftliche Simulationsprobleme durch Anwendung von gelerntem Wissen und das Zusammenführen von unterschiedlichen gelernten Techniken und Methoden lösen.

Analysieren

Lernende können gezielt eigene Herleitungen von Simulationsmodellen unter vereinfachten Annahmen durchführen.

Evaluieren (Beurteilen)

Lernende können eigene spezielle Modellvarianten aufstellen, oder sich Testfälle ausdenken um gezielt Hypothesen zu testen oder Annahmen zu validieren. Lernende sind in der Lage, zu bewerten, wann ein Simulationsfehler klein, groß, relevant, vernachlässigbar ist.

Erschaffen

Lernende können neue werkstoffwissenschaftliche Simulationsprobleme durch

• das Zusammenführen von unterschiedlichen gelernten Techniken und Methoden sowie

• dem kreativen Planen

eigenständig und in Kooperation mit anderen Lernenden lösen.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Allgemeine Werkstoffeigenschaften | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Werkstoffsimulation)
2. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Allgemeine Werkstoffeigenschaften | 3. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M3) | Werkstoffsimulation)
3. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Werkstoffkunde und Technologie der Metalle | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Werkstoffsimulation)
4. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Werkstoffkunde und Technologie der Metalle | 3. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M3) | Werkstoffsimulation)
5. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Glas und Keramik | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Werkstoffsimulation)
6. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Glas und Keramik | 3. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M3) | Werkstoffsimulation)
7. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Korrosion und Oberflächentechnik | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Werkstoffsimulation)
8. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Korrosion und Oberflächentechnik | 3. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M3) | Werkstoffsimulation)
9. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Polymerwerkstoffe | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Werkstoffsimulation)
10. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Polymerwerkstoffe | 3. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M3) | Werkstoffsimulation)
11. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Werkstoffe in der Elektrotechnik | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Werkstoffsimulation)
12. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Werkstoffe in der Elektrotechnik | 3. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M3) | Werkstoffsimulation)
13. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Werkstoffe in der Medizin | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Werkstoffsimulation)
14. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Werkstoffe in der Medizin | 3. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M3) | Werkstoffsimulation)
15. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Mikro- und Nanostrukturfoschung | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Werkstoffsimulation)
16. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | TechFak | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science) | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Mikro- und Nanostrukturfoschung | 3. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M3) | Werkstoffsimulation)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Werkstoffsimulation_ (Prüfungsnummer: 64401)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 20, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 2017, 1. Wdh.: WS 2017/2018

1. Prüfer:

Stefan Sandfeld