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.
PyCalphad is an open-source python library for computational thermodynamics using the CALPHAD method. It is used for development of own thermodynamic calculation tools and for CALPHAD assessements together with ESPEI.
Die Software wird auf PC’s mit Windows und Linux Betriebssystemen, auf Linux Workstations, und auf sogenannten High Performance Computing Anlagen eingesetzt.
