Welche Zuordnung eines Rechenverfahrens der Werkstoffsimulation zu den räumlichen und zeitlichen Größenordnungen, die es üblicherweise behandeln kann, ist am zutreffendsten?

Lösung: C. Klassische Molekulardynamik, die Tausende bis Millionen Atome über Zeiten in der Größenordnung von Nanosekunden verfolgt

Rechenverfahren werden je nach der Größenordnung ausgewählt, die sie bewältigen. Die DFT, die den Elektronenzustand quantenmechanisch löst, behandelt üblicherweise einige Dutzend bis einige Hundert Atome und kann die zeitliche Entwicklung nur bis etwa einige Dutzend Pikosekunden verfolgen. Die klassische Molekulardynamik, die ein interatomares Potential verwendet, kann Tausende bis Millionen Atome bis in die Größenordnung von Nanosekunden verfolgen. Die Phasenfeldmethode behandelt Gefügeänderungen im Bereich von Nanometern bis Mikrometern, die Finite-Elemente-Methode Spannungen und Temperaturen auf Bauteilebene als Kontinuum. Mit DFT mehrere Millionen Atome über Mikrosekunden zu verfolgen, ist vom Rechenaufwand her unrealistisch, und die Finite-Elemente-Methode behandelt überhaupt keine Atome. Die Weitergabe von Ergebnissen kleinskaliger Rechnungen an großskalige Rechnungen nennt man Multiskalensimulation.