图书介绍

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计算材料科学数理模型及计算机模拟
  • 周志敏，孙本哲著 著
  • 出版社： 北京：科学出版社
  • ISBN：9787030367952
  • 出版时间：2013
  • 标注页数：341页
  • 文件大小：38MB
  • 文件页数：352页
  • 主题词：材料科学－数学模型－高等学校－教材；材料科学－计算机模拟－高等学校－教材

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图书目录

绪论1

第1章 计算材料科学数学建模6

1.1建模基础6

1.1.1模型及其作用6

1.1.2模型的分类7

1.1.3建模步骤和原则8

1.1.4常用的建模方法9

1.2建模实例10

1.2.1位错运动速率模型10

1.2.2位错组态演化模型15

参考文献25

第2章 常用的数值分析方法27

2.1有限差分方法27

2.1.1差分方程的建立28

2.1.2差分方程的求解方法29

2.1.3误差分析32

2.2控制容积方法33

2.2.1控制方程的守恒性33

2.2.2控制容积法的空间区域离散34

2.2.3控制容积法35

2.3元胞自动机方法37

2.3.1基本原理38

2.3.2邻居类型39

2.3.3计算方法39

2.4 C语言编程基础40

2.4.1基本语句40

2.4.2指针及其应用44

2.4.3结构应用47

2.4.4编程实例49

参考文献61

第3章 合金凝固过程多尺度模拟62

3.1多尺度模拟及合金热力学基础理论62

3.1.1多尺度模拟概述62

3.1.2合金热力学理论70

3.1.3二元合金形成焓模型77

3.1.4三元合金形成焓模型86

3.2合金凝固温度场数理模型及模拟95

3.2.1合金凝固温度场数理模型95

3.2.2半连续铸造温度场数值模拟103

3.3凝固组织演变模拟理论与方法113

3.3.1液固相变的元胞自动机模型114

3.3.2微观组织演变数理模型115

3.4半固态铝合金凝固组织模拟及工艺优化155

3.4.1微观组织评估的量化模型156

3.4.2铝合金凝固组织的多尺度模拟与实验比较157

3.4.3基于多尺度模拟的半固态合金设计及工艺优化162

参考文献171

第4章 形变再结晶过程多尺度模拟183

4.1再结晶概论183

4.1.1影响再结晶的主要因素184

4.1.2再结晶基本理论188

4.2塑性变形力学基础194

4.2.1基础变量及其表示方法194

4.2.2静力平衡方程和几何方程196

4.2.3塑性本构方程198

4.3再结晶组织演变模型208

4.3.1形核模型209

4.3.2晶核长大模型213

4.3.3晶粒长大模型213

4.3.4元胞自动机模型214

4.4形变再结晶过程多尺度模拟实例214

4.4.1塑性变形数值模拟214

4.4.2再结晶组织演变数值模拟217

参考文献221

第5章 分子动力学模拟方法224

5.1微观至纳观尺度模拟基本原理224

5.1.1波函数与薛定谔方程224

5.1.2玻恩-奥本海默近似227

5.2分子动力学方法简介229

5.2.1分子动力学基本思想231

5.2.2分子动力学计算流程232

5.3分子动力学基本理论233

5.3.1分子动力学系综233

5.3.2原子势函数238

5.3.3边界条件、初始条件243

5.3.4数值求解方法244

5.4分子动力学模拟实例247

参考文献250

第6章 准连续介质多尺度模拟方法253

6.1准连续介质方法的基本原理254

6.1.1系统计算总体构架255

6.1.2有限变形的连续体构形256

6.1.3复杂Bravais晶格的原子级本构关系260

6.1.4局域/非局域交界面的耦合264

6.1.5有限温度效应模型267

6.1.6网格的自适应269

6.2材料表面微纳级精度加工的QC方法模拟269

6.2.1单晶铜微纳加工过程模拟270

6.2.2单晶硅微纳加工过程模拟276

6.2.3硅/铜复合材料微纳加工分析280

参考文献281

第7章 第一性原理计算方法285

7.1概述285

7.2密度泛函理论289

7.2.1近似方法289

7.2.2 Hohenberg-Kohn定理290

7.2.3 Kohn-Sham方程291

7.2.4交换-关联泛函292

7.2.5自洽计算293

7.3基于密度泛函理论的第一性原理计算方法294

7.3.1原子轨道线性组合法294

7.3.2正交化平面波方法294

7.3.3赝势方法295

7.3.4线性缀加平面波方法296

7.4电子结构的第一性原理计算298

7.4.1电子结构298

7.4.2计算软件介绍301

7.4.3电子结构计算结果分析的经验方法312

7.5第一性原理计算实例315

参考文献318

第8章 常用的数据处理方法320

8.1数据拟合方法及其计算分析320

8.1.1基本原理320

8.1.2参考程序代码322

8.1.3数据拟合程序应用325

8.2用Excel分析软件进行数据拟合329

8.3用Origin分析软件进行数据分析331

8.3.1理论建模初步331

8.3.2实验数据的拟合分析333

8.4二维平面图形的画法338

8.4.1用Origin软件画温度场338

8.4.2用Matlab软件画温度场339

参考文献341

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