Nanomekanik och flerskalig modellering
Nano Mechanics and Multiscale Modelling

FMEN25F, 7.5 högskolepoäng

Gäller från och med: Höstterminen 2018
Beslutad av: Anders Gustafsson
Datum för fastställande: 2018-10-24

Allmänna uppgifter

Avdelning: Mekanik
Kurstyp: Gemensam kurs, avancerad nivå och forskarnivå
Kursen ges även på avancerad nivå med kurskod: FMEN25
Undervisningsspråk: Engelska

Syfte

Materialegenskaper härstammar ur fenomen på skalor från Ångström till meter. En flerskalig behandling kan ge en grund för förståelsen av materialbeteendet på olika nivåer. Kursen vänder sig till studenter på masternivå och till doktorander. Syftet med kursen är att presentera teorier och metoder för flerskalig modellering av material och att presentera relationen mellan atomistiska beskrivningar och kontinuumsmekanik. Kursen ger grundläggande kunskaper om principer, begrepp och metoder i nanomekanik, baserade på Euler-Langranges, Hamiltons och Schrödingers formuleringar av de mekaniska lagarna. De allmänna begreppen och principerna presenteras och kombineras med interatomistiska potentiella funktioner för olika typer av material. Kursen presenterar också grunderna till klassisk statistisk mekanik, kvantmekanik och ger en grund för fortsatta studier inom molekylärdynamik.

Mål

Kunskap och förståelse

För godkänd kurs skall doktoranden

• Besitta kunskap om hierarkin av fysikaliska modeller
• tillämpa grundläggande ekvationer - Euler-Lagrange, Hamilton och Schrödinger
• kunna förklara och applicera grundläggande atomistiska potentialfunktioner
• besitta kunskap om de viktigaste principerna inom molekyldynamiken
• ha kunskap om relationerna mellan klassisk statistisk mekanik, kvantmekanik och kontinuumsmekanik

Färdighet och förmåga

För godkänd kurs skall doktoranden

• Tillämpa och analysera potentialfunktioner för olika typer av system
• kunna formulera och numeriskt lösa enkla molekylärdynamiska problem
• kunna analysera ett nanomekaniskt problem och presentera resultaten i en välskriven rapport.

Värderingsförmåga och förhållningssätt

För godkänd kurs skall doktoranden

• Anta ett kritiskt och innovativt förhållningssätt till flerskalig modellering
• kunna värdera erhållna resultat utifrån problemformulering samt fysiska begränsninga

Kursinnehåll

Introduktion till hierarki av fysiska materialmodeller. Kontinuumsmekanik och termodynamik. Gitter och kristallstrukturer. Kvantmekanik. Empiriska atomistiska modeller for material. Molekylärstatik. Atomistiska kontinuumgrundbegrepp: klassisk jämvikt, statistisk mekanik, mikroskopiska uttryck för kontinuumfält, molekylärdynamik. Flerskaliga metoder: multi modellering, atomistiska konstitutiva relationer för kristaller, atomistisk-kontinuum koppling: statiska metoder, förhöjd temperatur och dynamik. Översikt över tillverkningstekniker för nanostrukturer och moderna experimentella metoder på nanonivå.

Kurslitteratur

Tadmor, Ellad B. & Miller, Ronald E.: Modeling Materials: Continuum, Atomistic and Multiscale Techniques. Cambridge University Press, 2011. ISBN 9780521856980.

Kursens undervisningsformer

Undervisningsformer: Föreläsningar, övningar, projekt

Kursens examination

Examinationsformer: Skriftlig tentamen, skriftlig rapport
Betygsskala: Underkänd, godkänd
Examinator:

Antagningsuppgifter

Kurstillfällesinformation

Kontaktinformation och övrigt

Kursansvariga: