計算材料学   Computational Materials Science

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担当教員
梶原 正憲  若井 史博  神谷 利夫 
使用教室
木1-2(J234)  
単位数
講義:2  演習:0  実験:0
講義コード
96033
シラバス更新日
2008年10月1日
講義資料更新日
2008年10月1日
学期
後期

講義概要

材料科学の分野では,電子・原子レベル,メゾスコピックおよび巨視的スケールの各階層における構造とそれらの構造に起因する材料物性とを,最新のコンピュータサイエンスの成果に基づくモデリングとシミュレーションによって理解および制御する手法が著しい速さで進歩している。本講義では,この手法の基礎となる数値計算アルゴリズムについて分り易く説明する。また,同アルゴリズムを実現するためのプログラミング法を紹介し,分子動力学,状態図計算,材料組織形式,有限要素法等を実例としてコンピュータ・ソフトウェアを実際に用いた演習を行なう。

講義の目的

材料科学の分野では,電子・原子レベル,メゾスコピックおよび巨視的スケールの 各階層における構造とそれらの構造に起因する材料物性とを,最新のコンピュータ・ サイエンスの成果に基づくモデリングとシミュレーションによって理解および制御す る手法が著しい速さで進歩している。本講義では,このような手法の基礎と応用を分 り易く説明し,コンピュータ・ソフトウェアを実際に用いた演習を行なう。

講義計画

コンピュータ・シミュレーションにおける数値解析法では,離散的なデジタル量と して解を記述することになる。そこでまず,このようなデジタル化に起因する数値誤 差を最小化するためのアルゴリズムの基礎について説明する。また,これらの基礎理 論を実現するためのプログラミング法について解説し,コンピュータ端末を用いた演 習を行う。このようなコンピュータ環境を利用して,高度な機能および性能を有する ソフトウェアを実際に操作することにより,計算材料学の最先端分野に対する理解を 深める。上述の講義内容は,下記の項目を対象とする予定である。 (1) デジタル化と数値誤差; (2) 数値微分と数値積分; (3) 非線形方程式の数値 解法 (Newton-Raphson法,Gauss-Seidel法等); (4) 拡散方程式の数値解法 (陽解 法,陰解法,Crank-Nicolson法等); (5) 状態図計算; (6) 材料組織形成; (7) モンテカルロ法; (8) 分子動力学; (9) 第一原理計算

教科書・参考書等

担当教員が準備した配布資料を使用する。また,コンピュータ端末を用いた演習も行う。

関連科目・履修の条件等

特になし

成績評価

試験を行う。また,出席および提出レポートの結果等を考慮し評価する。

担当教員の一言

コンピュータ・シミュレーションの材料科学への応用を勉強したい学生には,有用な授業となっている。

その他

担当教員別ホームページ
担当教員2の講義用HP lucid.msl.titech.ac.jp

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