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Department Metallkunde und Werkstoffprüfung

Modellierung

Modellierung und Simulierung sind unerlässliche Bestandteile der modernen Werkstoffwissenschaft. Auf der einen Seite gewähren sie einen zusätzlichen Einblick auf unterschiedliche Experimente und erlauben dadurch ein besseres Verständnis des Werkstoffverhaltens, auf der anderen Seite können Modellierungstechniken zur Vorhersage von Materialeigenschaften genutzt und dadurch Zeit und Kosten beim Werkstoffdesign erspart werden.

An unserem Department werden verschiedene Arten und Methoden der Modellierung angewendet.

Quantenmechanische Berechnungen von strukturellen, mechanischen, elektronischen, optischen und thermischen Eigenschaften werden mit dem Vienna Ab initio Simulation Package (VASP)  und Wien2k Code durchgeführt; beide basieren auf der Dichtefunktionaltheorie. Der LAMMPS Molekulardynamik-Simulator wird  für Studien von größeren Systemen (~10^6-10^8 Atome) genutzt, bei denen gleichzeitig atomare Auflösung notwendig ist.

Die Modellierung auf Kontinuumniveau wird über Finite Element Analyse durch das Programm Abaqus Suite durchgeführt. Ein universelles, analytisches und numerisches Programm ist Mathematica, das für die Datenverarbeitung und für die direkte Analyse von einfachen Kontinuummodellen benutzt wird.

Thermo-Calc ist ein sehr wichtiges Software Paket, das für thermodynamische Kalkulationen und für die Berechnung von Phasendiagramm für Mehrstoffsysteme große Bedeutung besitzt. Die Berechnungen basieren auf thermodynamischen Datenbanken, die durch die Bewertung von experimentellen Daten mit der CALPHAD–Methode generiert werden.

Für die Evaluierung von beschichteten Werkstoffen stehen die Softwarepakete ELASTICA und FilmDoctor zur Verfügung. Sie ermöglichen die physikalische Charakterisierung, das Auslegen und die Optimierung von beliebig strukturierten Oberflächen.

Die Software funktioniert auf PC’s mit Windows und Linux Betriebssystemen, auf Linux Workstations, und auf IBM Hochleistungsrechnern mit IBM AIX Unix Betriebssystem.