本書體系分四個層次：首先介紹材料設計的基本概念和內(nèi)涵，材料設計的主要技術與途徑；在主要技術的基礎上進一步介紹材料的第一性原理計算、相圖熱力學設計思路與實例。然后介紹目前研究和應用比較設計領域的設計方法和所取得的成果，最后以大量圖表介紹了目前國際上材料模擬與設計的部分最新研究成果和發(fā)展趨勢。本書重點論述各種計算途徑的方法、思路、特點、應用及其局限性。本書既是材料類各本科專業(yè)學生的公共知識平臺教材，也可以作為課程教學的教材或參考書，還可以作為從事材料工作技術人員的參考書。
第1章 材料設計概述
1.1 材料設計發(fā)展的歷史與作用
1.1.1 材料設計的發(fā)展階段
1.1.2 材料設計的發(fā)展概況
1.2 材料設計范圍與內(nèi)容
1.3 材料設計的層次與特點
1.3.1 材料設計的層次
1.3.2 多尺度關聯(lián)模型
1.3.3 材料設計的特點
1.4 材料設計的類型和方法
1.5 材料設計的任務
本章小結
習題與思考題
參考文獻
第2章 材料設計的主要技術與途徑 第1章 材料設計概述
1.1 材料設計發(fā)展的歷史與作用
1.1.1 材料設計的發(fā)展階段
1.1.2 材料設計的發(fā)展概況
1.2 材料設計范圍與內(nèi)容
1.3 材料設計的層次與特點
1.3.1 材料設計的層次
1.3.2 多尺度關聯(lián)模型
1.3.3 材料設計的特點
1.4 材料設計的類型和方法
1.5 材料設計的任務
本章小結
習題與思考題
參考文獻
第2章 材料設計的主要技術與途徑
2.1 材料設計的知識庫與數(shù)據(jù)庫
2.2 材料設計的專家系統(tǒng)
2.3 基于第一性原理的計算設計
2.3.1 基本理論的近似假設
2.3.2 密度泛函理論
2.3.3 準粒子方程(Gw近似)
2.3.4 Car—Parrinello方法
2.4 材料設計的計算機模擬
2.4.1 分子動力學模擬
2.4.2 蒙特卡羅模擬
2.4.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡在材料設計中的應用
2.5 合金特征晶體理論
2.5.1 合金相統(tǒng)計熱力學理論
2.5.2 合金晶體物理與化學計算框架
2.6 基于相圖計算的材料設計
2.6.1 相圖熱力學計算模型
2.6.2 Md法計算相界成分
2.6.3 CALFHAD計算模式
2.7 基于數(shù)據(jù)采掘的材料設計
2.8 數(shù)學方法在材料設計中的應用
2.8.1 有限元法
2.8.2 遺傳算法
2.8.3 分形理論
2.8.4 其他方法
本章小結
習題與思考題
參考文獻
第3章 基于第一性原理的材料設計
3.1 原子相互作用勢的計算應用
3.1.1 第一性原理原子間相互作用對勢的嚴格表達
3.1.2 陳氏晶格反演定理
3.1.3 基于ab initio計算方法的理論模型
3.2 高溫Ti合金的優(yōu)化設計
3.2.1 特性原子序列信息
3.2.2 fcc-TiAl合金信息
3.2.3 降低fcc—TiAl化合物脆性的信息綜合
3.3 奧氏體鋼ab initio計算設計
3.3.1 理論基礎
3.3.2 奧氏體不銹鋼模量的計算設計
3.4 超硬材料計算設計
3.4.1 超硬材料體積彈性模量
3.4.2 B-Sia N4的電子結構
3.4.3 B-C3 N4的計算設計與開發(fā)
3.4.4 c-BCN設計與開發(fā)
3.4.5 低壓縮系數(shù)金屬氮化物
本章小結
習題與思考題
參考文獻
第4章 相圖熱力學計算設計
4.1 相圖優(yōu)化和計算過程
4.2 CALPHAD相圖計算
4.2.1 實際合金集團數(shù)據(jù)庫
4.2.2 無鉛微焊材料的設計計算
4.2.3 超級奧氏體鋼相平衡的計算預測
4.2.4 Ti合金超塑性的Md法計算
……
第5章 材料數(shù)值模擬設計
第6章 基于數(shù)據(jù)采掘的材料設計與預測
第7章 結構復合材料的設計
第8章 功能復合材料的設計
第9章 材料成型加工過程模擬設計
第10章 材料變形與斷裂的介觀設計
第11章 材料表面技術模擬與設計
第12章 材料模擬設計研究進展
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