Kurzbeschreibung: 
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. Diese herausragenden Eigenschaften macht die Phasenfeldmethode äußerst vielseitig. Sie wird als numerisches Verfahren zur Modellierung einer Vielfalt mikrostruktureller Prozesse eingesetzt. 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. Der Lehrveranstaltung beginnt mit einer Einführung in die Grundlagen der Phasenfeldmodellierung. Im praktischen Teil werden die wesentlichen Bestandteile der Phasenfeldmethode anhand von Übungsbeispielen veranschaulicht. Die Ergebnisse werden anhand von Visualisierungen analysiert, wobei der Einfluss von Parametern wie Mobilitäten und Grenzflächenenergien auf die Grenzflächenbewegung untersucht wird. Darüber hinaus gibt die Vorlesung einen Überblick über die verschiedenen Ansätze der Phasenfeldmethode. Ein zentraler Aspekt der Vorlesung ist die Integration von treibenden Kräften in die Modelle. Insgesamt vermittelt die Vorlesung ein umfassendes Verständnis der Phasenfeldmethode und ihrer Anwendungen in der modernen Materialwissenschaft.

Vorlesungstermine:

Di, wöchentlich 09:45 - 11:15 in Gebäude 11.40 Seminarraum 202
Do, 08:00 - 09:30 in Gebäude 11.40 Seminarraum 202 (nicht regelmäßig, Termine werden in ELIAS bekannt gegeben)

Kontakt: Dr.-Ing. Daniel Schneider, E-Mail: daniel.schneider@kit.edu