材料設計理論及其應用

前言

　　隨著計算機技術的發(fā)展，計算材料學正成為材料研究領域的重要分支。除了日益增多的流程參數(shù)的計算機控制外，通過計算機模擬，深入研究材料的結構、組成及其在各物理、化學過程中微觀變化機制以達到材料成分、結構及制備參數(shù)的最佳組合，即以材料設計為目的，已成為材料科學發(fā)展的熱點?！　〔牧嫌嬎闩c設計有兩大特點：第一是具有“前瞻性”和“創(chuàng)新性”，能在更為廣闊的范圍內進行創(chuàng)新探索。例如，在諾貝爾物理學獎獲得者江崎玲于奈（Leo Esaki）等提出設計半導體超晶格新概念之后，量子結構的半導體激光器及其他光電子器件取得驚人進展。第二是計算機可以模擬進行現(xiàn)實中不能或很難實現(xiàn)的實驗，女口材料在極端壓力、溫度條件下的相變，模擬原子及以下尺度的研究等，而且可以驗證已有理論，也可以根據(jù)模擬結果修正或完善已有理論，并可以從模擬研究結果出發(fā)指導、改善實驗室實驗。因此，材料計算與設計已成為除實驗和理論外解決材料科學中實際問題的第三個重要組成部分，使材料的研究跳出了傳統(tǒng)的“炒菜法”而發(fā)展為基于原理的方法。

內容概要

　　《材料設計理論及其應用》從材料設計的基礎出發(fā)，重點介紹了材料設計基本方法：蒙特卡羅法，有限元法，第一性原理法，人工神經網絡的設計思想、步驟和方法，詳細介紹了這些基本方法的相關數(shù)學內容，同時，從應用角度介紹了這些方法在材料設計中的設計實例。　　《材料設計理論及其應用》適用于從事材料科學、化學、物理學、應用數(shù)學方面及其相關行業(yè)的科研人員，也可作為高等院校相關專業(yè)研究生及高年級本科生的參考書。

書籍目錄

前言第一部分 蒙特卡羅方法?第1章 蒙特卡羅方法的數(shù)學基礎??§1.1 蒙特卡羅方法的基本概念??§1.2 積分的蒙特卡羅方法計算??§1.3 數(shù)學物理方程的蒙特卡羅方法計算??第2章 蒙特卡羅方法模擬相變??§2.1 面心立方體系相圖??§2.2 超晶格相變的模擬??第3章 蒙特卡羅方法模擬反應動力學??§3.1 解化學反應動力學問題的期望估計方法??§3.2 燒結反應過程??§3.3 多晶材料的晶粒生長??參考文獻??第二部分 有限元法?第4章 有限元法??§4.1 有限元法簡介??§4.2 擴展有限元法??§4.3 非線性有限元分析??第5章 有限元分析的數(shù)學基礎??§5.1 變分及其特征??§5.2 變分法與歐拉方程??§5.3 變分問題的直接方法?第6章 有限元法在材料設計中的應用??§6.1 金屬絲的扁平壓制??§6.2 功能梯度材料??§6.3 燒結工藝過程??參考文獻??第三部分 第一性原理法?第7章 第一性原理法的相關理論計算??§7.1 第一性原理法簡介??§7.2 相關微分方程的求解??§7.3 用分離變量法解單電子薛定諤方程??§7.4 用變分法求解薛定諤方程??§7.5 多重散射Xα方法??第8章 第一性原理在材料設計中的應用??§8.1 在氧化環(huán)境中的Ag-Cu合金表面??§8.2 Cu/MgO（001）界面??§8.3 鈦酸鉛表面結構和穩(wěn)定性??§8.4 立方鈣鈦礦結構的SrMO3（M=Ti，V，Zr，Nb）的彈性和電性能??參考文獻??第四部分 人工神經網絡?第9章 人工神經網絡發(fā)展概述??第10章 人工神經網絡在材料科學中的應用??§10.1 BP算法的分析與改進措施??§10.2 應用BP神經網絡研究鎂鋁水滑石納米晶制備工藝??§10.3 應用BP神經網絡研究水滑石/聚合物納米復合材料的制備工藝??參考文獻

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