課程資訊
課程名稱
計算材料力學
Introduction to Computational Materials Mechanics 
開課學期
110-1 
授課對象
學程  離岸風力發電學分學程  
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107 
備註
本課程以英語授課。
總人數上限:20人 
Ceiba 課程網頁
http://ceiba.ntu.edu.tw/1101iam_cmm 
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:作業成績 (30%), 期中考 (30%),期末專題 (40%)。



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
另約時間 備註: (i) After class (ii) appointment by email 
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. 
Assignments  
30% 
 
2. 
Mid-term Exam  
30% 
 
3. 
Final Project  
40% 
 
 
課程進度
週次
日期
單元主題
Week 1
  Introduction and Scientific Programming Basics  
Week 2
  Monte Carlo Simulations: Random Sequences  
Week 3
  Monte Carlo Simulations (cont'd): Random Walks and Radioactive Decay  
Week 4
  Numerical Differentiation and Integration (I) 
Week 5
  Numerical Differentiation and Integration (II) 
Week 6
  Solving Differential Equations, System of Linear Equations, and SOR method (I) 
Week 7
  Proposal Presentation 
Week 8
  Solving Differential Equations, System of Linear Equations, and SOR method (II) 
Week 9
  Differential Equation Applications: Heat Equation for 1d Rod (I) 
Week 10
  Differential Equation Applications: Heat Equation for 1d Rod (II) 
Week 11
  Differential Equation Applications: Spring-Mass System and Elastic Waves (I) 
Week 12
  Differential Equation Applications: Spring-Mass System and Elastic Waves (II) 
Week 13
  - Project progress update (Dec. 16)

- Midterm example solving




- Advanced topics: Dynamic Instability and Pattern Formation in Nonequilibrium Systems 
Week 14
  Midterm (open book) 
Week 15
  Advanced topics: Phase-field Modeling of Microstructural Evolution 
Week 16
  Final Project Presentation 
Week 17
  Additional week 
Week 18
  Additional week