4037603331

477

Metody numeryczne w mechanice oraz ich wpływ...

metodologii symulacji krzyżują się z innowacjami w zakresie nowych materiałów⁷ i konstrukcji. Modelowanie i symulacja wieloskalowa zmieniają w⁷ istotny sposób naukę i technologię rozwoju nowych materiałów i konstrukcji oraz poprawiają istniejące systemy techniczne. Nowe metody dają nowe możliwości projektowania nowych materiałów metalicznych, ceramicznych, półprzewodnikowych i polimerowych. Rezultatem stosowania tych metod będą struktury materiałów oraz urządzenia posiadające niezwykłe własności fizyczne, chemiczne, elektroniczne, optyczne i magnetyczne. Obecnie można przewidywać projektowanie molekularne materiałów⁷ kompozytowych o niezwykłej funkcjonalności. Ponadto, aby uzyskać istotne korzyści wynikające z technologii bazujących na symulacjach komputerowych w rozwoju nowych materiałów, badacze z wielu dyscyplin, w tym mechaniki materiałów, są zmuszeni integrować swoją wiedzę z wiedzą nauki o materiałach. Taka współpraca maksymalizuje możliwości rozwoju materiałów o dużym znaczeniu technologicznym.

Zasadą nowoczesnego projektowania konstrukcji i materiału jest rozumienie korelacji między strukturą molekularną i własnościami fizycznymi, a zadaniami, jakie musi spełniać konstrukcja. Na podstawie tej korelacji mogą być formułowane modele, które przewidują ewolucję mikrostruktury. Takie modele pozwalają również badać mechanizmy wyjaśniające krytyczne zachowania materiałów i konstrukcji oraz w sposób systematyczny poprawiają metody projektowania.

Użycie symulacji komputerowych do wyznaczenia nieznanych korelacji struktura - własności - konstrukcja może mieć pierwszorzędne znaczenie w przypadkach, gdy bazuje się tylko na danych eksperymentalnych. Wynika to z faktu, iż symulacja komputerowa umożliwia uzyskanie szczegółowych informacji odnoszących się do projektowanej mikrostruktury, przez całościowe sterowanie warunkami początkowymi i brzegowymi konstrukcji. Innym ważnym aspektem stosowania podejścia bazującego na symulacji komputerowej jest fakt, że możliwa jest analiza i optymalizacja z uwzględnieniem wielu skal czasowych i przestrzennych. Wielki postęp został uzyskany również w obliczeniach w skali nano, umożliwiający analizę zjawisk na poziomie atomowym. Postęp, którego jesteśmy świadkami, dokonuje się poprzez łączenie różnych technik