課程資訊
課程名稱
計算材料力學
Introduction to Computational Materials Mechanics 
開課學期
108-1 
授課對象
工學院  應用力學研究所  
授課教師
陳志鴻 
課號
AM7180 
課程識別碼
543EM4980 
班次
 
學分
3.0 
全/半年
半年 
必/選修
選修 
上課時間
星期四7,8,9(14:20~17:20) 
上課地點
應233 
備註
本課程以英語授課。
總人數上限:30人 
Ceiba 課程網頁
http://ceiba.ntu.edu.tw/1081AM7180_ 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

本課程將介紹如何使用科學計算方法來處理缺乏或難以得出解析解的動態系統。在課堂中,我們會討論以下的主題:Monte Carlo simulation, population dynamics, projectile motion, harmonic oscillations, elastic waves。除此之外,進階的主題如 fracture dynamic 和 pattern formation in nonequilibrium systems 也會簡單地介紹。課程中所設計的作業練習跟期末專題提供同學有參與開發及編寫程式的機會。對於模型建構、數值模擬、資料分析及資料視覺化有興趣的學生,歡迎選修本課。



評分標準:上課參與 (10%),作業成績 (30%), 期中考 (30%),期末專題 (30%)。此外,課堂中也會有額外加分的機會 (5%)。



期末專題:學生以組隊方式設計自己的專題方向,每組人數為2-3人。期末專題將包含一份計畫書,專題口頭報告及一份書面期末報告。專題口頭報告將在學期的最後一天舉行,書面期末報告需要在口頭報告前繳交。  

課程目標
這門課主要讓學生熟悉常用於工程上的科學計算方法。預期學生在修課完畢後,能夠將課堂所學得的科學計算方法運用在所遇到的工程問題上,從模型建構、數值模擬,資料視覺化到系統動態表現的分析都有能力獨立完成。  
課程要求
線性代數及微分方程。學生需具備基本的程式編寫經驗。  
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
每週五 10:00~12:00 
指定閱讀
Landau, Rubin H., and Cristian C. Bordeianu. Computational Physics: Problem Solving with Python. John Wiley & Sons, 2015.  
參考書目
Thijssen, Jos. Computational Physics. Cambridge University Press, 2007.

Slides along with any other materials related to the lecture will be posted on the class website.  
評量方式
(僅供參考)
 
No.
項目
百分比
說明
1. 
Class Participation  
10% 
 
2. 
Assignments  
30% 
 
3. 
Mid-term Exam  
30% 
 
4. 
Final Project  
30% 
 
 
課程進度
週次
日期
單元主題
第1週
  Introduction and Scientific Programming Basics  
第2週
  Monte Carlo Simulations: Random Sequences  
第3週
  Monte Carlo Simulations (cont'd): Random Walks and Radioactive Decay 
第4週
  Numerical Differentiation and Integration 
第5週
  Solving Differential Equations  
第6週
  Differential Equation Applications: Population Dynamics  
第7週
  Differential Equation Applications: Projectile Motion with Drag  
第8週
  Differential Equation Applications: Ideal Harmonic Oscillations  
第9週
  Differential Equation Applications: Damping of Harmonic Oscillations  
第10週
  Differential Equation Applications: Elastic Waves  
第11週
  Midterm Exam  
第12週
  Advanced topics: Lattice Model of Fracture Propagation  
第13週
  Advanced topics: Lattice Model of Fracture Propagation (cont'd)  
第14週
  Advanced topics: Dynamic Instability and Pattern Formation in Nonequilibrium Systems  
第15週
  Advanced topics: Phase-field Modeling of Microstructural Evolution  
第16週
  Advanced topics: Phase-field Modeling of Microstructural Evolution (cont'd)  
第17週
  Review  
第18週
  Final Project Presentations