Computational Materials Science. The Simulation of Materials, Microstructures and Properties
Raabe
Computational Materials Science. The Simulation of Materials, Microstructures and Properties
Von D. Raabe.
WILEY-VCH, Weinheim 1998. XX + 379 S., Hardcover,
ISBN 3-527-29541-0
Die Computersimulation hat im Bereich der Materialphysik in jüngster Zeit zunehmende Bedeutung als eigenständige Untersuchungsmethode erlangt, die komplementär zu Experimenten oder klassischer Theorie zu betrachten ist. Mit einem Schwerpunkt auf strukturellen und mechanischen Aspekten hat Dierk Raabe nun die wichtigsten dabei eingesetzten Simulationsmethoden zusammengestellt. Das Buch darf allerdings nicht als Lehrbuch mißverstanden werden und stellt auch keine Rezeptsammlung dar. Es gibt vielmehr eine Übersicht über die wichtigsten Simulationsmethoden und eine klare Analyse von deren theoretischem Fundament.
Nach einer ausführlichen Einleitung werden die Simulationsmethoden in drei Blöcke gruppiert: Techniken auf der Nano-Mikro-Skala, der Mikro-Meso-Skala sowie der Meso-Makro-Skala. Jeder der Blöcke leitet über eine Einführung die nachfolgenden methoden orientierten Kapiteln ein. Die Struktur dieser Kapitel ist ebenfalls einheitlich: Der thematischen Fragestellung folgen grundlegende theoretische und methodische Überlegungen, die zu spezialisierteren Darstellungen hinführen. Abgeschlossen werden die Kapitel jeweils von einer umfangreichen Literatur übersicht und einigen wenigen Anwendungsbeispielen.
Besondere Stärken des Buchs liegen in den Darstellungen der "mesoskopischen" Simulationsmethoden. Als Beispiele seien hier die Kapitel über die Einzelversetzungssimulationen, die zellulären Automaten sowie die Vielkristall-Elastizität und Plastizität angeführt. Ersteres gibt beispielweise zunächst eine gelungene Einführung in die lineare Elastizitätstheorie und legt dann präzise und explizit sämtliche in Einzelversetzungssimulationen auftretenden Kräfte dar. Bei der folgenden Beschreibung der Versetzungsdynamik leugnet der Autor nicht seine Neigung zu theoretisch und konzeptionell sauberen Ansätzen. Er weist aber auch auf einfachere Methoden hin. Im Gegensatz zu der in den "mesoskopischen" Kapiteln demonstrierten fachlichen Tiefe beschränken sich die Kapitel über atomistische Methoden auf allgemeiner gehaltene Darstellungen.
Aufgrund der sehr guten Zusammenstellung der "mesoskopischen" Methoden stellt das Buch eine empfehlenswerte Lektüre für diejenigen dar, die selbst die eine oder andere Simulationsmethode einsetzen wollen. Es wendet sich aber auch an jene, die sich experimentell mit mikrostrukturellen Aspekten auseinandersetzen und zeigt in der Com putersimulation eine alternative Untersuchungsmethode auf, deren Grundlagen und Leistungsfähigkeit im vorliegenden Text überzeugend dargestellt sind.
Dr. Peter Gumbsch, Max-Planck-Institut für Metallforschung, Stuttgart
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