Última actualización: 17/05/2019


Curso Académico: 2019/2020

Técnicas de Simulación de Materiales
(17154)
Titulación: Máster Universitario en Ciencia e Ingeniería de Materiales (79)
Escuela de Ingeniería y Ciencias Básicas


Coordinador/a: MOLINA ALDAREGUIA, JON MIKEL

Departamento asignado a la asignatura: Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingenieria Química

Tipo: Optativa
Créditos: 3.0 ECTS

Curso:
Cuatrimestre:




Materias que se recomienda haber superado
Mecánica de sólidos. Algebra. Métodos numéricos.
Competencias que adquiere el estudiante y resultados del aprendizaje.
COMPETENCIAS: CB6, Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación CB7, Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio CB8, Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios CB9, Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades CB10, Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo. CG1, Comprender la problemática implicada en la Ciencia e Ingeniería de Materiales en un contexto industrial y de investigación CG3, Desarrollar capacidades de trabajo en equipo en un contexto de investigación CG6, Adquirir las habilidades necesarias para defender un proyecto de investigación y sus resultados CG7, Desarrollar estrategias creativas y de toma de decisiones frente a problemas relacionados con los materiales, su diseño, fabricación y comportamiento. CE2, Diseñar vías de optimización en las propiedades de los diferentes materiales para aplicaciones concretas a través de modificaciones en su estructura y composición CE9, Consolidar habilidades específicas de investigación en el campo de la Ciencia e Ingeniería de Materiales CE10, Adquirir conocimientos y habilidades científico-técnicas útiles para solventar problemas específicos asociados al trabajo en un laboratorio de investigación en el campo del desarrollo y la caracterización de los materiales RESULTADOS DEL APRENDIZAJE La superación de esta materia implica que el alumno ha aprendido: - A identificar las técnicas de simulación más importantes y su potencial en la resolución de problemas en Ciencia e Ingeniería de Materiales. - Los fundamentos de la Ingeniería de Materiales Computacional - Los fundamentos de las técnica de simulación atomística. - Los fundamentos de la técnica de modelización por elementos finitos.
Descripción de contenidos: Programa
Programa de la asignatura: 1. Introducción a las técnicas de simulación en ingeniería de materiales. 1.1. Principios de la Ingeniería de materiales computacional 1.2 Escalas en la estructura y comportamiento de los materiales 1.3 Técnicas de simulación atomística 1.4 Técnicas de simulación a la mesoescala 1.5 Técnicas de simulación del continuo 1.6 Simulaciones multiescala 1.7 Ejemplos de aplicación en ingeniería de materiales Parte 1: Fundamentos de técnicas de simulación atomística, incluyendo métodos de Monte Carlo y dinámica molecular 2. Introducción a simulación atomística de materiales 2.1 Métodos computacionales utilizados en ciencia de los materiales. 2.2 Mecánica quántica vs clásica. 2.3 Método QM/MM. 2.3 Sistemas finitos y condiciones de contorno periódicas. 3. Métodos de Monte Carlo y aplicaciones en ingeniería de materiales. 4. Técnicas de mecánica molecular 4.1 Campos de fuerza interatómicos y moleculares 4.2 Optimización de geometría 5. Técnicas de dinámica molecular: 5.1 Integración de las ecuaciones de movimiento 5.2 Control de temperatura y presión, lista de vecinos, etc. 5.3 Determinación de propiedades físicas. 6. Introducción a la termodinámica computacional 6.1. Leyes termodinámicas. Función de energía de Gibbs y modelos 6.2. Equilibrio de fase en sistemas heterogéneos 6.3. Datos experimentales para el modelado termodinámica 6.4. Método de CALPHAD 6.5. Casos y ejemplos Parte 2: Fundamentos de micromecánica del continuo 7. Fundamentos de técnicas de simulación del continuo. 7.1 Métodos de Campo Medio. 7.2 Métodos de Acotamiento. 7.3 Aproximaciones de microcampos periódicos 7.4 Concepto de RVE 8. Resolución numérica. 8.1 Métodos de elementos finitos. Principios generales. Discretización espacial e integración numérica. Discretización temporal. Condiciones de contorno..
Actividades formativas, metodología a utilizar y régimen de tutorías
ACTIVIDADES FORMATIVAS AF1, Clases teórico-prácticas: 11 horas de clases magistrales AF2, Prácticas de laboratorio: 6 sesiones de 1.5 de prácticas por ordenador para la realización de simulaciones (9 horas) AF3, Tutorías: Se incentivará la asistencia de los alumnos en los horarios de tutorías establecidos en la asignatura (2.5 horas) AF4, Trabajo en grupo: los estudiantes realizarán las prácticas por ordenador en grupos de 2 (7 horas) AF5, Trabajo individual del estudiante: se estiman 30 horas de trabajo individual por parte del alumno. METODOLOGÍA DOCENTES MD1, Exposiciones en clase del profesor MD3, Resolución por parte del alumno en grupo de casos prácticos planteados por el profesor durante las prácticas por ordenador. MD5, Realización de prácticas por ordenador, bajo la orientación del profesor MD6, Elaboración de informes en grupo sobre los ejercicios planteados en las prácticas.
Sistema de evaluación
  • Peso porcentual del Examen Final 40
  • Peso porcentual del resto de la evaluación 60
Bibliografía básica
  • Daan Frenkel and Berend Smit. Understanding Molecular Simulation. Elsevier.
  • Introduction to Computational Materials Science. Fundamentals to Applications. Richard Lesar. Cambridge University Press.
  • O. C. Zienkiewicz amd R. L. Taylor. . The Finite Element Method. Butterworth-Heinemann Editors.
Bibliografía complementaria
  • Andrew Leach. Molecular Modelling: Principles and Applications. Prentice Hall.
  • J. M. Haile. Molecular Dynamics Simulation: Elementary Methods . Wiley.
Recursos electrónicosRecursos Electrónicos *
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El programa de la asignatura y la planificación semanal podrían sufrir alguna variación por causa de fuerza mayor debidamente justificada o por eventos académicos comunicados con antelación.