Phasenfeldmodellierung
Auf der Phasenfeldmethode basierende numerische Verfahren haben sich zu einem unentbehrlichen und äußerst vielseitigen Werkzeug in der Materialwissenschaft und Physik entwickelt. Die Methode agiert in der Regel auf der mesoskopischen Längenskala und liefert durch Abbildung von Grenzflächenbewegungen physikalisch abgetrennter Regionen wichtige Informationen zu den morphologischen Veränderungen in Materialien. Durch die diffuse Grenzflächenparametrisierung kann die zeitliche und örtliche Evolution einer beliebig komplexen mehrphasigen, mehrkomponentigen und polykristallinen Mikrostruktur in Materialien modelliert werden, ohne dass zusätzliche Annahmen zu Form oder gegenseitige Verteilung getroffen werden müssen. Eine herausragende Eigenschaft der Methodik ist die Möglichkeit, unterschiedliche physikalische Antriebskräfte zur Grenzflächenbewegung wie diffusive, elektrochemische, mechanische etc. Einflüsse zu berücksichtigen. Weiterhin können großskalige numerische Simulationen durch numerische Lösung der gekoppelten Multphysik-Differenzialgleichungen auf Hochleistungsrechnern umgesetzt werden.
Leitung
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Prof. Dr. Britta NestlerKarlsruher Institut für Technologie (KIT) -
Daniel SchneiderKarlsruher Institut für Technologie (KIT)
- Phasenfeldgemeinschaften zusammenbringen
- Besprechung phasenfeldbezogener Modellierungsfragestellungen
- Erarbeitung gemeinsamer Lösungsansätze
- Etablierung standardisierter Benchmarktests
Die herausragenden Eigenschaften der Beschreibung sich bewegender, singulärer Flächen unter Einbindung unterschiedlicher physikalischer Antriebskräfte macht die Phasenfeldmethode äußerst vielseitig. Sie wird als numerisches Verfahren zur Modellierung einer Vielfalt mikrostruktureller Prozesse eingesetzt. Aus den Simulationsstudien lassen sich Erkenntnisse über Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen herleiten und in Morphologiediagrammen zusammenfassen. So haben sich verschiedene Phasenfeldmodelle mit Einbindung unterschiedlicher physikalischer Größen wie Kontinuumsmechanik, Strömungsmechanik, Elektrochemie, Magnetismus etc. basierend auf Ginzburg-Landau Theorie oder auf dem Griffith’schen Kriterium, Modelle basierend auf Cahn-Hillard-, Landau-Lifschits-Gilbert-, Landau-Ginsburg-Devonshire-Theorie in den unterschiedlichen Forschungsgemeinschaften entwickelt. Ziel des DGM Arbeitskreises ist, die unterschiedlichen Gemeinschaften zusammenzubringen und die phasenfeldbezogenen Modellierungsfragestellungen, die einen gemeinsamen Ursprung haben, gemeinsam zu besprechen.
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