Modeling structures of cellular materials for application at various length - scales

The paper presents the spectrum of methods and results for design of structures, which are frequently applied in numerical simulations of properties and processes taking place in cellular materials. The methods described here are universal for many applications at various length-scales. They can be efficiently applied for complex cellular structures such as polycrystals or foams, where the elements (grains or pores) are distributed and shaped in a controlled way. The digital material representations created by these methods can be used for a number of numerical techniques such as: Molecular dynamics (MD), Monte Carlo (MC), Cellular Automaton (CA), Finite Element Method (FEM) or Finite Volume Method (FVM). The examples of structures consisting of atoms, fields or finite elements are presented in this paper. The applications of such structures are demonstrated by the properties and processes relevant to the specific length scales.

---

W artykule przedstawiono metody oraz wyniki projektowania struktur, które są stosowane do numerycznej symulacji własności i procesów występujących w materiałach komórkowych. Zaprezentowane metody mają charakter uniwersalny dla zastosowań w różnych skalach wymiarowych. Mogą być stosowane do takich materiałów jak polikryształy lub pianki, w których elementy (ziarna lub pustki) są rozłożone i ukształtowane w sposób kontrolowany. Cyfrowe reprezentacje materiału utworzone za pomocą zaproponowanych w pracy rozwiązań mogą stanowić podstawę dla takich numerycznych metod jak Dynamika Molekularna (ang. Molecular Dynamics - MD), Monte Carlo (MC), Automaty Komórkowe (ang. Cellular Automaton -CA), Metoda elementów Skończonych (ang. Finite Element Method - FEM) lub Metoda Objętości Skończonych (ang. Finite Volume Method - FVM). W artykule zaprezentowano przykłady struktur składających się z atomów, pól lub elementów skończonych. Przedstawiono również zastosowania tych struktur do opisu własności i procesów charakterystycznych dla różnych skal wymiarowych.