格拉茨理工大學開發CreeSo軟體，為材料蠕變預測提供快速準确的模組化工具
格拉茨理工大學材料科學研究所的模組化小組，多年來一直緻力于微觀結構級别的材料性能模組化，由于蠕變實驗持續時間長且費用昂貴，是以對于蠕變應力導緻的斷裂時間預測，尤為重要。
長期以來，人們一直希望通過少數實驗的基礎上，減少實驗數量，并從模拟中推斷其他負載情況的斷裂時間，理想情況下，隻需要進行一次實驗，在蠕變的數學描述中，基本上有兩種描述方法，現象學描述和實體描述。
在現象學描述中，唯一的目标是盡可能準确地比對測量曲線，方程中的參數不需要具有實體意義，另一方面，實體模型是基于材料中過程的描述，如果可能的話，方程中的參數是可測量的量，在這項描述中，使用了一種基于實體的位錯蠕變模型，稱之為CreeSo-MDC模型。
蠕變主要是由位錯的遷移引起的，位錯的速度受到材料微觀結構的影響，預測蠕變模型的前提是基于實體的有效位錯速度模型，還需要位錯密度演化模型，這兩個量必須與實際的塑性變形相聯系。
這可以通過Orowan定律[Citation1]來實作，它将可移動位錯密度ρm和滑移速度vg，與蠕變應變率ε̇聯系起來，如公式所示，M代表Taylor因子，b代表伯格斯矢量，ε˙=bM⋅ρm⋅vg，公式Orowan定律。
如果已知可移動位錯的演化和運動學，可以基于實體原理計算一次和二次蠕變，可移動位錯的演化，随後基于自反應、與其他類型的位錯，以及各種沉澱物種群的互相作用來進行，互相作用的類型可能是生成、湮滅或鎖定，是以導緻可移動位錯密度，随着時間的增加或減少而波動。
無論如何，在蠕變環境中，材料的退化可以進行精确模拟，并且可以根據溫度、應力和微觀結構特征預測壽命，模型的細節，包括所有微觀結構互相作用，模型的所有輸入參數，都具有實體意義，并且大多數參數，都可以從材料的初始微觀結構進行測量。
一些參數具有實體背景，但不能直接通過測量獲得，在這些情況下，它們需要進行拟合，盡管這些值的合理範圍通常可以定義，這是CreeSo可以協助完成的任務，在之前應用模型的模拟中，使用了MatLab軟體，但它也有一些缺點。
在過去的三年中，格拉茨理工大學材料科學研究所模組化小組，一直在開發項目名稱為‘CreeSo’的軟體，該軟體采用C++和HTML5程式設計，并最初計劃僅作為桌面版本，由于一些特殊情況的出現，模組化小組決定改變計劃，決定除了桌面版本外還引入線上版本。
CreeSo軟體旨在數值求解非線性微分方程組，CreeSo不僅僅局限于蠕變模拟，原則上，科學和技術中的各種任務也可以被模組化，例如化工廠、生物生長動力學、軌迹計算等等，該軟體分為模組化部分和計算部分。
變量和方程在模組化部分中定義，并且在計算部分使用該模型進行數值計算，大多數使用者将使用已經以子產品形式提供的模型，并且可能不會建立自己的模型，第一步是定義方程組的常量和變量，除了實際上是實體模型的一部分的變量和常量之外，還必須包括以下變量。
循環計數器，通常以變量名"i"表示控制變量，在大多數情況下，這是時間，控制增量，在大多數情況下，這是一個包含每個疊代的時間步長的變量，如果要使用可變時間步長，則還必須指定一般變化率的變量。
如果使用了變量的導數，也必須進行定義，應變率是随時間變化的應變的一階導數，在下一步中，必須定義系統的方程，實際的仿真程式代碼，将根據這個方程組自動推導出來，在軟體中，方程也可以以數學符号表示出來。
還可以選擇為它們添加描述或注釋，這些選項可以完整記錄模型，并幫助其他使用者了解實體背景，在模組化過程的最後一步中，模型準備好之後，可以将其編譯為C++或JavaScript，并形成一個子產品，然後可以由仿真軟體運作。
通過這種方式，個别模型可以在軟體的不同使用者之間輕松交換，在計算部分，首先必須将現有模型作為子產品進行選擇，然後可以開始計算，并繪制各個變量的變化曲線，計算結果還可以導出為一個表格，以便進行進一步處理。
在計算之前，可以設定預選變量和常量的值，還可以以表格的形式導入更多資料，這對于MDC蠕變模型非常重要，可以将之前的熱力學計算的資料導入其中，該模型還提供了自動尋找參數和敏感性分析的功能，自動參數确定，已經成功應用于MDC蠕變模型。
相比以前在MatLab中使用的仿真代碼，CreeSo在蠕變模拟，和模組化方面具有顯著優勢，通過圖形使用者界面提供使用便捷性，由于子產品化結構，可以使用不同的模型，産品無需外部許可證，在單線程模式下，計算速度提高了10到20倍。
在可以并行處理的計算中，多線程模式下的計算速度進一步提高，軟體架構具有高度的靈活性，支援桌面版和線上版，可以在伺服器上或浏覽器中進行計算。
