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Werkstoffsimulation (M2/M3) (COMM)12.5 ECTS (englische Bezeichnung: Computational Modelling of Materials)
Modulverantwortliche/r: Paolo Moretti, Michael Zaiser Lehrende:
Paolo Moretti, Michael Zaiser
Startsemester: |
WS 2019/2020 | Dauer: |
2 Semester | Turnus: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
135 Std. | Eigenstudium: |
240 Std. | Sprache: |
Englisch |
Lehrveranstaltungen:
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- Pflichtfächer / mandatory courses
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Introduction to Advanced Maths and Calculus (WS 2019/2020)
(Seminar, 1 SWS, Paolo Moretti, Einzeltermine am 18.10.2019, 8:00 - 11:00, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2; 25.10.2019, 14:30 - 17:00, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2)
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Multi-scale Simulation Methods I (Lecture) (WS 2019/2020)
(Vorlesung, 1 SWS, Paolo Moretti, Mo, 16:00 - 17:30, CIP Pool WW; First lectue on 21.10.2019. There will be NO MuSim I L/T during the first week. Instead there will a Python course. Please sign up for the Python courses on StudOn!)
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Multi-scale Simulation Methods I (Tutorial) (WS 2019/2020)
(Übung, 1 SWS, Paolo Moretti, Mo, 16:00 - 17:30, CIP Pool WW; siehe Bemerkungen zur entsprechenden Vorlesung / please see the comments for the lecture)
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Multi-scale Simulation Methods II (Lecture) (SS 2020)
(Vorlesung, 1 SWS, Paolo Moretti, Mi, 12:15 - 13:45, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2; Lecture will be online only until further notice, due to the COVID-19 situation. Please join the StudOn page of the course to access the lecture material. The audio recording of the first lecture will be available during the second week of the lecture period. Tutorials will be in online form and arranged during the lecture period.)
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Multi-scale Simulation Methods II (Tutorial) (SS 2020)
(Tutorium, 1 SWS, Paolo Moretti et al., Di, 16:15 - 17:45, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2; Online only until further notice. Please refer to the Lecture page for information.)
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Nebenfachpraktikum Werkstoffsimulation (SS 2020)
(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
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Numerische Methoden in den Werkstoffwissenschaften - Atomistische Methoden (SS 2020)
(Vorlesung mit Übung, 2 SWS, Erik Bitzek, Fr, 16:15 - 17:45, 0.157-115, CIP Pool WW; Mi, 16:15 - 17:45, 0.68; Beginn:)
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Generalized Continuum Models of Materials Mechanics (SS 2020)
(Vorlesung, 1 SWS, Michael Zaiser, Di, 10:15 - 11:45, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2; Lecture will be online only until further notice, due to the COVID-19 situation. Please join the StudOn page of the course to access the lecture material. Webinars and Web tutorials will be arranged with participants via the Studon participant list.)
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Foundations of Finite Element Simulation (Tutorial) (WS 2019/2020)
(Übung, 1 SWS, Michael Zaiser, Mi, 12:00 - 14:00, 0.157-115; Mi; First lecture on 23.10.2019, Siehe Bemerkungen zur Vorlesung / see lecture comments)
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Foundations of Finite Element Simulation (Lecture) (WS 2019/2020)
(Vorlesung, 1 SWS, Michael Zaiser, Mi, 12:00 - 14:00, 0.157-115; First lecture on 23.10.2019)
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Modelling Materials with Finite Element Simulations (Tutorial) (SS 2020)
(Übung, 1 SWS, Michael Zaiser, Mo, 10:15 - 11:45, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2; Lecture will be online only until further notice, due to the COVID-19 situation. Please join the StudOn page of the course to access the lecture material. Webinars and Web tutorials will be arranged with participants via the Studon participant list.)
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Modelling Materials with Finite Element Simulations (Lecture) (SS 2020)
(Vorlesung, 1 SWS, Michael Zaiser, Mo, 8:15 - 9:45, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2; Lecture will be online only until further notice, due to the COVID-19 situation. Please join the StudOn page of the course to access the lecture material. Webinars and Web tutorials will be arranged with participants via the Studon participant list.)
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Dislocation Theory and Dislocation Simulation (Lecture) (WS 2019/2020 - optional)
(Vorlesung, 1 SWS, Michael Zaiser, Di, 15:00 - 16:45, 2.018-1 Besprechungsraum Technikum 2; First lecture on 22.10.2019)
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Dislocation Theory and Dislocation Simulation (Tutorial) (WS 2019/2020 - optional)
(Übung, 1 SWS, Michael Zaiser, Di, 15:00 - 16:45, 2.018-1 Besprechungsraum Technikum 2; First lecture on 22.10.2019)
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Computational models of biomaterial failure (SS 2020 - optional)
(Vorlesung mit Übung, 2 SWS, Paolo Moretti)
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Seminar Computational Materials Science I (WS 2019/2020 - optional)
(Seminar, 2 SWS, Michael Zaiser et al., Di, 17:00 - 18:30, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2)
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Seminar Computational Materials Science II (SS 2020 - optional)
(Seminar, 2 SWS, Michael Zaiser et al., Mi, 17:15 - 18:45, 2.018-2 Seminarraum Technikum 2; Due to the COVID-19 situation, seminars with take place in Room 2.018-2 with a limited number of participants and via web broadcast at the same time.)
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 Anwendungsgebiete 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
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:
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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 %
- weitere Erläuterungen:
Alternative Prüfungsform laut Corona-Satzung: Die mündliche Prüfung findet als digitale Fernprüfung per ZOOM statt.
- Erstablegung: SS 2020, 1. Wdh.: WS 2020/2021
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UnivIS ist ein Produkt der Config eG, Buckenhof |
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