Atomistic Modeling of Materials Failure

Die atomistische Modellierung von Materialversagen ist eine Einführung in molekulare und atomistische Modellierungstechniken, die auf spröde Brüche und Deformationen von Feststoffen angewendet werden. Mit einem Fokus auf eine Vielzahl von spröden, duktilen, geometrisch eingeschränkten und biologischen Materialien bietet dieser detaillierte Überblick rechnerische Methoden auf atomarer Ebene und beschreibt, wie diese Techniken genutzt werden können, um die Dynamik von Rissen und anderen Deformationsmechanismen zu modellieren. Eine umfassende Beschreibung der molekularen Dynamik (MD) als numerisches Modellierungswerkzeug behandelt die Verwendung klassischer interatomarer Potenziale und die Implementierung gross angelegter, massiv parallelisierter Rechenanlagen sowie die allgemeinen Philosophien des Modellbaus, der Simulation, der Interpretation und der Analyse von Ergebnissen. Die Leser finden eine analytische Diskussion der numerischen Techniken sowie eine Übersicht über die erforderlichen mathematischen und physikalischen Grundlagen. Beispielanwendungen für spezifische Materialien wie Silizium, Kupfer und faserige Proteine werden als Fallstudien für jede der diskutierten Techniken, Bereiche und Probleme bereitgestellt. Mit einem umfassenden Überblick über multiskalige Modellierungstechniken, die erfolgreich atomistische und continuum-mechanische Methoden verknüpfen, ist die atomistische Modellierung von Materialversagen ein wertvolles Nachschlagewerk für Ingenieure, Materialwissenschaftler und Forscher in der Wissenschaft und Industrie.