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計算機在材料科學與工程中的應用(張鵬) 版權信息
- ISBN：9787122317575
- 條形碼：9787122317575 ; 978-7-122-31757-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
計算機在材料科學與工程中的應用(張鵬) 本書特色
1.結合材料科學領域中計算機應用的特點，做到專業與計算機應用之間的有效對接、融合，重在應用。 2.充分考慮到材料科學與工程專業畢業設計時開展實驗室試驗的要求，不僅在計算機應用的理論上進行充分闡述，而且在材料科學與工程的試驗設計上，也對本專業學生進行講授。 3.內容較廣泛，既要保證本書的完整性和系統性，又要避免與有關課程內容的重復。 4.在所有其他教材中均未涉及的分子動力學領域，本教材將給予介紹，并闡述這一工具在材料科學與工程中的特殊應用。 5.十分注重應用，在教材中設置了大量的應用舉例和涉及軟件的上機實踐，做到在專業學習和研究過程中能夠充分推廣應用計算機的目的。
計算機在材料科學與工程中的應用(張鵬) 內容簡介
本書系統地介紹了計算機在材料科學中應用的基本理論、基本方法和相關應用。全書內容共分為9章，主要介紹了計算機在材料科學中的應用概況；數學模型及數值求解的方法；應力場、溫度場與濃度場這幾個典型物理場中的數值模擬方法；材料數據庫、專家系統、人工神經網絡的應用；材料科學中數據、圖像的處理與分析方法；正交試驗方法在材料科學中的應用；分子動力學在材料科學與工程中的應用；Rietveld/XRD精修在材料科學與工程中的應用等。本書在講解理論的基礎上，主要側重于應用計算機的實際操作，翔實講解了上機實驗中所需的各種軟件，使學生初步了解和掌握計算機知識在材料科學領域中的應用思路和方法，注重培養學生利用計算機解決實際問題的能力，培養和引導學生的創新意識。 本書可作為材料科學與工程專業本科生及研究生的專業基礎課程教材，也可供從事材料科學與工程研究的工程技術人員參考。
計算機在材料科學與工程中的應用(張鵬) 目錄
第1章 緒論
1.1 計算機的發展和應用
1.1.1 計算機的發展歷程
1.1.2 微型計算機的發展
1.2 材料科學與工程的概念和內容
1.2.1 涵蓋的基本內容
1.2.2 材料的分類
1.2.3 材料的性能
1.2.4 基本要素
1.3 計算機在材料科學與工程中的應用簡介
1.3.1 計算機技術用于數值計算與模擬
1.3.2 計算機技術用于材料數據和圖像處理
1.3.3 計算機技術用于材料數據庫和知識庫
1.3.4 計算機技術用于材料設計
1.3.5 計算機技術用于材料性能表征與檢測
1.3.6 計算機網絡技術用于材料科學研究
第2章 數學模型及數值求解方法
2.1 數學模型的介紹
2.1.1 數學模型的含義
2.1.2 數學模型的分類
2.1.3 建立數學模型的一般步驟和原則
2.2 常用的數學建模方法
2.2.1 機理分析法
2.2.2 模擬方法
2.2.3 類比分析法
2.2.4 數據分析法
2.3 數學模型的求解方法
2.3.1 有限差分法
2.3.2 有限元法
思考題與上機操作題
第3章 材料科學研究中主要物理場的數值分析的模擬
3.1 應力場模型與計算
3.1.1 彈性力學基礎
3.1.2 應力場的有限元計算
3.1.3 工字懸臂梁撓曲變形的模型建立與計算
3.1.4 開孔矩形板受荷載作用變形的模型建立與計算
3.2 溫度場模型與計算
3.2.1 熱傳遞的基本方式與導熱微分方程
3.2.2 初始條件與邊界條件
3.2.3 二維穩態導熱問題的有限差分求解
3.2.4 非穩態導熱問題的有限差分求解
3.2.5 有限元法求解
3.2.6 發電廠煙囪溫度分布模型的建立與計算
3.2.7 短圓柱體熱傳導過程的模型建立與計算
3.3 濃度場模型與計算
3.3.1 擴散控制模型
3.3.2 有限元求解
3.3.3 半無限長鋼板碳擴散情況的模型建立與計算
3.3.4 Hydrus介紹與實例
思考題與上機操作題
第4章 材料數據庫和人工神經網絡
4.1 材料數據庫
4.1.1 數據庫的組成與結構
4.1.2 材料科學與工程數據庫
4.2 專家系統
4.2.1 專家系統基本知識
4.2.2 材料科學與工程中專家系統舉例
4.3 人工神經網絡技術及其應用
4.3.1 人工神經網絡
4.3.2 神經網絡的學習方法與規則
4.3.3 神經網絡在材料科學與工程中的應用
思考題與上機操作題
第5章 材料科學與工程中的數據處理與分析
5.1 數據處理的基本理論
5.1.1 曲線擬合和*小二乘法
5.1.2 線性插值法
5.2 Origin軟件在數據處理中的應用
5.2.1 Origin軟件介紹
5.2.2 Origin軟件的基本功能和使用方法
5.2.3 Origin在數據處理中的應用實例
思考題與上機操作題
第6章 材料科學與工程中的圖像處理
6.1 圖像與圖像處理
6.2 數字圖像的獲得途徑
6.3 Photoshop軟件進行圖像處理與分析舉例
6.3.1 Photoshop六大基本功能
6.3.2 Photoshop圖例
6.4 MatLab軟件進行圖像處理與分析舉例
6.4.1 MatLab的主要功能
6.4.2 基本操作
6.4.3 MatLab語言基礎
6.4.4 MatLab程序設計初步
6.5 Image J軟件進行圖像處理與分析舉例
6.5.1 Image J的界面
6.5.2 圖片編輯與分析
6.5.3 測量和計數
思考題與上機操作題
第7章 正交試驗方法在材料科學與工程中的應用
7.1 正交試驗設計的基本原理
7.1.1 正交表介紹
7.1.2 正交性原理
7.2 正交試驗設計的基本方法
7.3 正交試驗設計在材料科學與工程中的應用
7.4 正交試驗的方差分析方法
思考題與上機操作題
第8章 分子動力學在材料科學與工程中的應用
8.1 分子動力學介紹
8.1.1 力場
8.1.2 分子動力學基本原理
8.1.3 分子動力學計算流程
8.1.4 分子動力學的一些基本算法
8.1.5 系綜的分類
8.1.6 周期性邊界條件
8.1.7 輸出軌跡分析
8.2 常用的分子動力學軟件
8.2.1 Lammps
8.2.2 Materials Studio
8.2.3 Materials Studio在材料科學中常用的模塊介紹
8.3 分子動力學在材料科學與工程中的應用舉例
8.3.1 Materials Studio算例
8.3.2 Lammps算例
思考題與上機操作題
第9章 Rietveld/XRD精修在材料科學與工程中的應用
9.1 Rietveld/XRD方法介紹與基本理論
9.1.1 XRD衍射峰的理論計算
9.1.2 Rietveld定量精修
9.1.3 Rietveld結構精修
9.1.4 Rietveld全譜擬合正確性數值判斷
9.2 Rietveld精修軟件——GSAS-EXPGUI介紹
9.2.1 軟件菜單欄界面介紹
9.2.2 軟件選項欄界面介紹
9.3 Rietveld定量精修在材料科學與工程中的應用
9.3.1 基于標樣SiO2-ZnO二元體系的精修策略和準確性驗證
9.3.2 水泥基材料的Rietveld精修定量策略
參考文獻
1.1 計算機的發展和應用
1.1.1 計算機的發展歷程
1.1.2 微型計算機的發展
1.2 材料科學與工程的概念和內容
1.2.1 涵蓋的基本內容
1.2.2 材料的分類
1.2.3 材料的性能
1.2.4 基本要素
1.3 計算機在材料科學與工程中的應用簡介
1.3.1 計算機技術用于數值計算與模擬
1.3.2 計算機技術用于材料數據和圖像處理
1.3.3 計算機技術用于材料數據庫和知識庫
1.3.4 計算機技術用于材料設計
1.3.5 計算機技術用于材料性能表征與檢測
1.3.6 計算機網絡技術用于材料科學研究
第2章 數學模型及數值求解方法
2.1 數學模型的介紹
2.1.1 數學模型的含義
2.1.2 數學模型的分類
2.1.3 建立數學模型的一般步驟和原則
2.2 常用的數學建模方法
2.2.1 機理分析法
2.2.2 模擬方法
2.2.3 類比分析法
2.2.4 數據分析法
2.3 數學模型的求解方法
2.3.1 有限差分法
2.3.2 有限元法
思考題與上機操作題
第3章 材料科學研究中主要物理場的數值分析的模擬
3.1 應力場模型與計算
3.1.1 彈性力學基礎
3.1.2 應力場的有限元計算
3.1.3 工字懸臂梁撓曲變形的模型建立與計算
3.1.4 開孔矩形板受荷載作用變形的模型建立與計算
3.2 溫度場模型與計算
3.2.1 熱傳遞的基本方式與導熱微分方程
3.2.2 初始條件與邊界條件
3.2.3 二維穩態導熱問題的有限差分求解
3.2.4 非穩態導熱問題的有限差分求解
3.2.5 有限元法求解
3.2.6 發電廠煙囪溫度分布模型的建立與計算
3.2.7 短圓柱體熱傳導過程的模型建立與計算
3.3 濃度場模型與計算
3.3.1 擴散控制模型
3.3.2 有限元求解
3.3.3 半無限長鋼板碳擴散情況的模型建立與計算
3.3.4 Hydrus介紹與實例
思考題與上機操作題
第4章 材料數據庫和人工神經網絡
4.1 材料數據庫
4.1.1 數據庫的組成與結構
4.1.2 材料科學與工程數據庫
4.2 專家系統
4.2.1 專家系統基本知識
4.2.2 材料科學與工程中專家系統舉例
4.3 人工神經網絡技術及其應用
4.3.1 人工神經網絡
4.3.2 神經網絡的學習方法與規則
4.3.3 神經網絡在材料科學與工程中的應用
思考題與上機操作題
第5章 材料科學與工程中的數據處理與分析
5.1 數據處理的基本理論
5.1.1 曲線擬合和*小二乘法
5.1.2 線性插值法
5.2 Origin軟件在數據處理中的應用
5.2.1 Origin軟件介紹
5.2.2 Origin軟件的基本功能和使用方法
5.2.3 Origin在數據處理中的應用實例
思考題與上機操作題
第6章 材料科學與工程中的圖像處理
6.1 圖像與圖像處理
6.2 數字圖像的獲得途徑
6.3 Photoshop軟件進行圖像處理與分析舉例
6.3.1 Photoshop六大基本功能
6.3.2 Photoshop圖例
6.4 MatLab軟件進行圖像處理與分析舉例
6.4.1 MatLab的主要功能
6.4.2 基本操作
6.4.3 MatLab語言基礎
6.4.4 MatLab程序設計初步
6.5 Image J軟件進行圖像處理與分析舉例
6.5.1 Image J的界面
6.5.2 圖片編輯與分析
6.5.3 測量和計數
思考題與上機操作題
第7章 正交試驗方法在材料科學與工程中的應用
7.1 正交試驗設計的基本原理
7.1.1 正交表介紹
7.1.2 正交性原理
7.2 正交試驗設計的基本方法
7.3 正交試驗設計在材料科學與工程中的應用
7.4 正交試驗的方差分析方法
思考題與上機操作題
第8章 分子動力學在材料科學與工程中的應用
8.1 分子動力學介紹
8.1.1 力場
8.1.2 分子動力學基本原理
8.1.3 分子動力學計算流程
8.1.4 分子動力學的一些基本算法
8.1.5 系綜的分類
8.1.6 周期性邊界條件
8.1.7 輸出軌跡分析
8.2 常用的分子動力學軟件
8.2.1 Lammps
8.2.2 Materials Studio
8.2.3 Materials Studio在材料科學中常用的模塊介紹
8.3 分子動力學在材料科學與工程中的應用舉例
8.3.1 Materials Studio算例
8.3.2 Lammps算例
思考題與上機操作題
第9章 Rietveld/XRD精修在材料科學與工程中的應用
9.1 Rietveld/XRD方法介紹與基本理論
9.1.1 XRD衍射峰的理論計算
9.1.2 Rietveld定量精修
9.1.3 Rietveld結構精修
9.1.4 Rietveld全譜擬合正確性數值判斷
9.2 Rietveld精修軟件——GSAS-EXPGUI介紹
9.2.1 軟件菜單欄界面介紹
9.2.2 軟件選項欄界面介紹
9.3 Rietveld定量精修在材料科學與工程中的應用
9.3.1 基于標樣SiO2-ZnO二元體系的精修策略和準確性驗證
9.3.2 水泥基材料的Rietveld精修定量策略
參考文獻
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