计算机在科学中的应用题,计算机在科学与工程中的应用试题.ppt

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计算机在材料科学与工程中的应用Application of Computer in MSE(Material Science and Engineering)

湘潭大学

机械工程学院金属材料系

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主要参考资料

1、计算机在材料科学与工程中的应用---杨明波(化学工业出版社,2008)

2、计算机在材料工程中的应用---汤爱涛 (重庆大学出版社,2008)

3、计算机在材料科学与工程中的应用--- 曾令可(武汉理工大学出版社,2004)

4、计算机在材料科学中的应用-----许鑫华(机械工业出版社,2003)

5、计算机在材料科学与工程中的应用-----刘兴江(东北大学出版社,2007 )

6、计算机在材料科学中的应用-----李琼(电子科技出版社，2007)

7、材料科学中计算机的应用-----乔宁(中国纺织出版社, 2007)

8、材料设计教程---戴起勋(化学工业出版社, 2007)

建议教材：

计算机在材料科学与工程中的应用—张朝晖(中南大学出版社,2008)

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第一章 计算机在材料科学与工程中的应用概述

第二章 材料科学与工程中数据的计算机处理(原理、方法以及计算机的实现)

第三章 材料科学研究中数学模型的建立及数值求解

第四章 材料科学研究中主要物理场数值模拟

第五章 计算机辅助材料设计与模拟

第六章 材料数据库及专家系统

第七章 Internet与材料科学

目 录

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本课程在教学计划中的地位、作用和任务

本课程是金属材料工程专业的专业基础课。

课程教学所要达到的目的是：

了解计算机技术及网络技术在材料科学和工程中的应用；

初步掌握在材料科学研究领域中更好地应用计算机的思路、方法和原理，并使之能初步将计算机用于后续专业课程学习和专业设计中去；

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考核方式：

作业完成情况，上课出勤率，上机表现， 上机考试。

成绩评定：

平时成绩占30％，期末考试占70％。

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1.1 材料科学与工程(MSE)

1.1.1 材料的作用与分类

材料是用以制造有用物件的物质

第1章 计算机在材料科学与工程中应用概述

材料是人类社会发展的里程碑，是人类生产和生活水平提高的物质基础，是现代文明进步的重要标志和发展高新技术的基础和先导。

石器时代

铜器时代

铁器时代

当代文明三大支柱(20世纪60年代说法)：材料、能源和信息

新技术革命主要标志( 20世纪70年代说法)：新材料、信息技术和生物技术

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材料的分类

金属材料

无机非金属材料

有机高分子材料

复合材料

结构材料

功能材料

建筑材料能源材料

电子材料

耐火材料医用材料

耐火材料

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研究材料组成、结构、性能、制备工艺和使用性能以及它们之间相互关系的科学。

美国国家研究院材料科学与工程委员会

《90年代的材料科学与工程：在材料时代保持竞争力》

材料科学与工程领域存在

四个要素(性质与现象、使用性能、结构与成分、合成与加工)

两个关键(仪器设备和分析建模)

1.1.2 MSE研究内容

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Source: Materials Science and Engineering for the 1990s, NRC, 1989

Composition &

Processing

成分与工艺

Structure

组织结构

Properties

材料性能.

Performance

使用性能

四个要素

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MSE特点：

是多学科交叉的新兴科学。它与许多基础学科有着不可分割的联系，如固体物理学、电子学、光学、声学、量子化学、数学与计算机等。

是一门发展不成熟的学科，它的研究很大程度依赖于实验和经验的积累，系统的研究材料还有一个很长的过程。

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1.2 计算机在MSE中的应用

计算机硬件条件的飞速发展为计算机在材料科学中的广泛应用提供了有力保证。

Moore定律(1965)：

计算机的CPU速度每1.5年增加一倍。

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计算机在MSE的应用非常广泛。

材料科学是研究材料的组成与结构、合成与制备、性能与应用以及它们之间相互关系的一门科学,在所有的这些方面,计算机都发挥了非常重要的作用。

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计算模拟技术是一种根据实际体系在计算机上进行的模型试验，通过将模拟结果和实际体系的实验数据进行比较，可以检验模型的正确性，也可以检验由计算模型得到的解析理论所作的简化近似是否成功。

在模型体系上获得的相关信息一般比在实际体系上通过实验得到的信息更多。在很多情况下，计算机模拟可以部分地取代实验。另外，计算机模拟对于理论的发展具有重要的支撑作用，它们为现实模型和实验室中无法实现的探索模型提供了一种行之有效的研究方法，如材料在超高压力和温度条件下相变，材料在超高速冲击条件下的损伤与失效等，都可以借助计算机模拟