Computational materials engineering : achieving high accuracy and efficiency in metals processing simulations

مهندسی مواد محاسباتی: دستیابی به دقت و کارایی بالا در شبیه‌سازی‌های پردازش فلزات رایج‌ترین روش‌های مدل‌سازی و شبیه‌سازی کامپیوتری مورد استفاده در پردازش فلزات، از مدل‌های به اصطلاح «سریع» تا پیشرفته‌تر را توصیف می‌کند. مدل‌های چند مقیاسی، همچنین روش‌های ممکن برای بهبود دقت و کارایی محاسباتی را ارزیابی می‌کنند.

با شروع بحث در مورد مدل‌های سریع معمولی مانند مدل‌های متغیر داخلی برای تنش جریان و تکامل ریزساختار، این کتاب به مدل‌های چند مقیاسی پیشرفته مانند روش CAFÉ می‌پردازد که بینش‌هایی را در مورد پدیده‌های رخ داده در مواد ارائه می‌کند. در مقیاس‌های ابعادی پایین‌تر.

این کتاب سپس به روش‌های مختلفی می‌پردازد که برای مقابله با مشکلات ایجاد شده‌اند، از جمله زمان‌های محاسباتی طولانی، عدم اثبات منحصربه‌فرد بودن راه‌حل، مشکلات مربوط به همگرایی رویه‌های عددی. مینیمم های محلی در تابع هدف، و مشکلات نامناسب. سپس با پیشنهاداتی در مورد چگونگی بهبود دقت و کارایی در مدل‌سازی مواد محاسباتی، و راهنمای بهترین روش‌ها برای انتخاب بهترین مدل برای یک کاربرد خاص، به پایان می‌رسد.

• رویکردهای عددی را برای دقت بالا ارائه می‌کند. محاسبات
• اطلاعات ضروری را در مورد روش هایی که قادر به نمایش دقیق مورفولوژی ریزساختار هستند در اختیار محققان قرار می دهد
• برای کسانی که بر روی طبقه بندی مدل، هزینه های محاسباتی، سخت افزار ناهمگن، کارایی مدل سازی، الگوریتم های عددی کار می کنند، مفید است. متامدلینگ، تحلیل حساسیت، روش معکوس، خوشه‌ها، معماری‌های ناهمگن، محیط‌های شبکه، المان محدود، تنش جریان، روش متغیر داخلی، تکامل ریزساختار و موارد دیگر
• درباره چندین تکنیک برای غلبه بر محدودیت‌های مدل‌سازی و شبیه‌سازی، از جمله توزیع‌شده، بحث می‌کند. روش‌های محاسباتی، تکنیک‌های مدل‌سازی با سفارش کاهش‌یافته، منظم‌سازی، نمایش آماری ریزساختار مواد و فرآیند گاوسی
• هم قابلیت‌های نرم‌افزاری و هم سخت‌افزاری را در زمینه بهبود کارایی رایانه و کاهش زمان محاسبات پوشش می‌دهد.

Computational Materials Engineering: Achieving High Accuracy and Efficiency in Metals Processing Simulations describes the most common computer modeling and simulation techniques used in metals processing, from so-called "fast" models to more advanced multiscale models, also evaluating possible methods for improving computational accuracy and efficiency.

Beginning with a discussion of conventional fast models like internal variable models for flow stress and microstructure evolution, the book moves on to advanced multiscale models, such as the CAFÉ method, which give insights into the phenomena occurring in materials in lower dimensional scales.

The book then delves into the various methods that have been developed to deal with problems, including long computing times, lack of proof of the uniqueness of the solution, difficulties with convergence of numerical procedures, local minima in the objective function, and ill-posed problems. It then concludes with suggestions on how to improve accuracy and efficiency in computational materials modeling, and a best practices guide for selecting the best model for a particular application.

• Presents the numerical approaches for high-accuracy calculations
• Provides researchers with essential information on the methods capable of exact representation of microstructure morphology
• Helpful to those working on model classification, computing costs, heterogeneous hardware, modeling efficiency, numerical algorithms, metamodeling, sensitivity analysis, inverse method, clusters, heterogeneous architectures, grid environments, finite element, flow stress, internal variable method, microstructure evolution, and more
• Discusses several techniques to overcome modeling and simulation limitations, including distributed computing methods, (hyper) reduced-order-modeling techniques, regularization, statistical representation of material microstructure, and the Gaussian process
• Covers both software and hardware capabilities in the area of improved computer efficiency and reduction of computing time