計算機在材料科學(xué)與工程中的應用(張鵬)簡(jiǎn)介，目錄書(shū)摘

編輯推薦:1.結合材料科學(xué)領(lǐng)域中計算機應用的特點(diǎn)，做到專(zhuān)業(yè)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(xué)與工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設計時(shí)開(kāi)展實(shí)驗室試驗的要求，不僅在計算機應用的理論上進(jìn)行充分闡述，而且在材料科學(xué)與工程的試驗設計上，也對本專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行講授。
3.內容較廣泛，既要保證本書(shū)的完整性和系統性，又要避免與有關(guān)課程內容的重復。
4.在所有其他教材中均未涉及的分子動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，本教材將給予介紹，并闡述這一工具在材料科學(xué)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(shí)踐，做到在專(zhuān)業(yè)學(xué)習和研究過(guò)程中能夠充分推廣應用計算機的目的。

內容簡(jiǎn)介:本書(shū)系統地介紹了計算機在材料科學(xué)中應用的基本理論、基本方法和相關(guān)應用。全書(shū)內容共分為9章，主要介紹了計算機在材料科學(xué)中的應用概況；數學(xué)模型及數值求解的方法；應力場(chǎng)、溫度場(chǎng)與濃度場(chǎng)這幾個(gè)典型物理場(chǎng)中的數值模擬方法；材料數據庫、專(zhuān)家系統、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的應用；材料科學(xué)中數據、圖像的處理與分析方法；正交試驗方法在材料科學(xué)中的應用；分子動(dòng)力學(xué)在材料科學(xué)與工程中的應用；Rietveld/XRD精修在材料科學(xué)與工程中的應用等。本書(shū)在講解理論的基礎上，主要側重于應用計算機的實(shí)際操作，翔實(shí)講解了上機實(shí)驗中所需的各種軟件，使學(xué)生初步了解和掌握計算機知識在材料科學(xué)領(lǐng)域中的應用思路和方法，注重培養學(xué)生利用計算機解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養和引導學(xué)生的創(chuàng )新意識。
本書(shū)可作為材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)本科生及研究生的專(zhuān)業(yè)基礎課程教材，也可供從事材料科學(xué)與工程研究的工程技術(shù)人員參考。

作者簡(jiǎn)介:

目錄:第1章 緒論001
1.1計算機的發(fā)展和應用001
1.1.1計算機的發(fā)展歷程001
1.1.2微型計算機的發(fā)展004
1.2材料科學(xué)與工程的概念和內容005
1.2.1涵蓋的基本內容005
1.2.2材料的分類(lèi)005
1.2.3材料的性能005
1.2.4基本要素005
1.3計算機在材料科學(xué)與工程中的應用簡(jiǎn)介006
1.3.1計算機技術(shù)用于數值計算與模擬007
1.3.2計算機技術(shù)用于材料數據和圖像處理007
1.3.3計算機技術(shù)用于材料數據庫和知識庫007
1.3.4計算機技術(shù)用于材料設計008
1.3.5計算機技術(shù)用于材料性能表征與檢測008
1.3.6計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)用于材料科學(xué)研究009

第2章 數學(xué)模型及數值求解方法010
2.1數學(xué)模型的介紹010
2.1.1數學(xué)模型的含義010
2.1.2數學(xué)模型的分類(lèi)011
2.1.3建立數學(xué)模型的一般步驟和原則012
2.2常用的數學(xué)建模方法013
2.2.1機理分析法013
2.2.2模擬方法014
2.2.3類(lèi)比分析法016
2.2.4數據分析法017
2.3數學(xué)模型的求解方法019
2.3.1有限差分法019
2.3.2有限元法025
思考題與上機操作題037

第3章 材料科學(xué)研究中主要物理場(chǎng)的數值分析的模擬038
3.1應力場(chǎng)模型與計算038
3.1.1彈性力學(xué)基礎038
3.1.2應力場(chǎng)的有限元計算041
3.1.3工字懸臂梁撓曲變形的模型建立與計算046
3.1.4開(kāi)孔矩形板受荷載作用變形的模型建立與計算050
3.2溫度場(chǎng)模型與計算055
3.2.1熱傳遞的基本方式與導熱微分方程055
3.2.2初始條件與邊界條件058
3.2.3二維穩態(tài)導熱問(wèn)題的有限差分求解059
3.2.4非穩態(tài)導熱問(wèn)題的有限差分求解061
3.2.5有限元法求解064
3.2.6發(fā)電廠(chǎng)煙囪溫度分布模型的建立與計算069
3.2.7短圓柱體熱傳導過(guò)程的模型建立與計算073
3.3濃度場(chǎng)模型與計算080
3.3.1擴散控制模型081
3.3.2有限元求解082
3.3.3半限長(cháng)鋼板碳擴散情況的模型建立與計算085
3.3.4Hydrus介紹與實(shí)例091
思考題與上機操作題096

第4章 材料數據庫和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )099
4.1材料數據庫099
4.1.1數據庫的組成與結構099
4.1.2材料科學(xué)與工程數據庫100
4.2專(zhuān)家系統101
4.2.1專(zhuān)家系統基本知識101
4.2.2材料科學(xué)與工程中專(zhuān)家系統舉例103
4.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)及其應用108
4.3.1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )108
4.3.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的學(xué)習方法與規則110
4.3.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )在材料科學(xué)與工程中的應用111
思考題與上機操作題114

第5章 材料科學(xué)與工程中的數據處理與分析115
5.1數據處理的基本理論115
5.1.1曲線(xiàn)擬合和最小二乘法115
5.1.2線(xiàn)性插值法120
5.2Origin軟件在數據處理中的應用123
5.2.1Origin軟件介紹123
5.2.2Origin軟件的基本功能和使用方法124
5.2.3Origin在數據處理中的應用實(shí)例129
思考題與上機操作題140

第6章 材料科學(xué)與工程中的圖像處理142
6.1圖像與圖像處理142
6.2數字圖像的獲得途徑143
6.3Photoshop軟件進(jìn)行圖像處理與分析舉例143
6.3.1Photoshop六大基本功能144
6.3.2Photoshop圖例144
6.4MatLab軟件進(jìn)行圖像處理與分析舉例151
6.4.1MatLab的主要功能151
6.4.2基本操作151
6.4.3MatLab語(yǔ)言基礎153
6.4.4MatLab程序設計初步154
6.5Image J軟件進(jìn)行圖像處理與分析舉例156
6.5.1Image J的界面156
6.5.2圖片編輯與分析159
6.5.3測量和計數160
思考題與上機操作題163

第7章 正交試驗方法在材料科學(xué)與工程中的應用165
7.1正交試驗設計的基本原理165
7.1.1正交表介紹166
7.1.2正交性原理167
7.2正交試驗設計的基本方法168
7.3正交試驗設計在材料科學(xué)與工程中的應用172
7.4正交試驗的方差分析方法174
思考題與上機操作題178

第8章 分子動(dòng)力學(xué)在材料科學(xué)與工程中的應用179
8.1分子動(dòng)力學(xué)介紹179
8.1.1力場(chǎng)180
8.1.2分子動(dòng)力學(xué)基本原理183
8.1.3分子動(dòng)力學(xué)計算流程185
8.1.4分子動(dòng)力學(xué)的一些基本算法186
8.1.5系綜的分類(lèi)187
8.1.6周期性邊界條件188
8.1.7輸出軌跡分析188
8.2常用的分子動(dòng)力學(xué)軟件191
8.2.1Lammps191
8.2.2Materials Studio192
8.2.3Materials Studio在材料科學(xué)中常用的模塊介紹192
8.3分子動(dòng)力學(xué)在材料科學(xué)與工程中的應用舉例193
8.3.1Materials Studio算例193
8.3.2Lammps算例197
思考題與上機操作題203

第9章 Rietveld/XRD精修在材料科學(xué)與工程中的應用206
9.1Rietveld/XRD方法介紹與基本理論206
9.1.1XRD衍射峰的理論計算206
9.1.2Rietveld定量精修210
9.1.3Rietveld結構精修213
9.1.4Rietveld全譜擬合正確性數值判斷214
9.2Rietveld精修軟件——GSAS-EXPGUI介紹215
9.2.1軟件菜單欄界面介紹215
9.2.2軟件選項欄界面介紹219
9.3Rietveld定量精修在材料科學(xué)與工程中的應用223
9.3.1基于標樣SiO2-ZnO二元體系的精修策略和準確性驗證223
9.3.2水泥基材料的Rietveld精修定量策略226

參考文獻232