計算機在材料科學與工程中的應用第1部分緒論市公開課金獎市賽課一等獎課件

1計算機在材料科學與工程中應用

ComputerinMaterialsScienceandEngineering(MSE)吉林大學材料科學與工程學院CollegeofMaterialsScienceandEngineering,JilinUniversity第1頁21.1材料科學與工程(MSE)1.1.1

MSE研究內容是研究材料組成、結構、性能、制備工藝和使用性能以及它們之間相互關系科學。內容包含：材料組織、結構、雜質、缺點與性能關系，材料形成機理和制備方法，材料在加工、使用過程中改變和失效機理，材料性能測試和材料工程應用等。美國國家研究院材料科學與工程委員會《90年代材料科學與工程：在材料時代保持競爭力》材料科學與工程領域存在四個要素（性質與現象、使用性能、結構與成份、合成與加工）兩個關鍵（儀器設備和分析建模）第2頁31.1.1

MSE研究內容Source:MaterialsScienceandEngineeringforthe1990s,NRC,1989Synthesis

&Processingcomposition,crystalgrowth,thermaltreatment,etc.Structuremicro-,nano-,molecular,crystalPropertieselectronic,mechanical,optical,etc.Performance四個要素第3頁41.1材料科學與工程(MSE)1.1.2MSE特點1)是多學科交叉新興科學2)與許多基礎學科有著不可分割聯絡3)有很強應用目標和明確應用背景第4頁51.2計算機在MSE中應用計算機在MSE應用非常廣泛。材料科學是研究材料組成與結構、合成與制備、性能與應用以及它們之間相互關系一門科學，在全部這些方面，計算機都發(fā)揮了非常主要作用。1.2.1計算機用于新材料設計

20世紀50年代開始；80年代實現這一目標條件趨于成熟；計算機技術是保障、條件。1.2.2材料數據庫第5頁61.2計算機在MSE中應用1.2.3人工智能在MSE中應用1.2.4計算機模擬應用1.2.5計算機用于數據和圖像處理1.2.6計算機網絡在材料研究中應用1.2.7材料工藝過程優(yōu)化及自動控制第6頁71.3課程演變材料是各種多樣，如金屬、陶瓷、電子材料、塑料和復合材料，它們在制備和使用過程中許多概念、現象和轉變都含有驚人相同之處。第7頁81.3課程演變《計算機在材料科學與工程中應用》課程走過歷程與材料科學發(fā)展過程非常相同，經歷了早期形成階段、以材料二級學科各自發(fā)展階段和現在正在以材料一級學科為基礎融合階段。第8頁91.3課程演變以二級學科設置選修課。比如：《計算機在焊接中應用》;《計算機在鑄造中應用》;《計算機在硅酸鹽中應用》等第9頁101.3課程演變年以來，計算機技術應用已深入滲透了材料各個研究領域，成為當前材料研究領域和生產制造行業(yè)主要前沿之一；與此同時，材料科學與工業(yè)技術突飛猛進，不停孕育著新產業(yè)，如光電子產業(yè)、納米技術、磁電子技術等。提出了按一級學科辦學理念。將《計算機在材料科學與工程中應用》課程由原來專業(yè)選修課程提升確定為院管選修課程，要求該課程教學內容按一級學科進行調整。第10頁111.3課程學習安排1.3.1內容安排（上課）緒論計算機檢測與控制系統(tǒng)材料數據庫與教授系統(tǒng)材料科學研究中數據與圖像處理互聯網——材料研究有用工具第11頁121.3課程學習安排1.3.1內容安排（試驗）1．材料科學文件檢索實踐（必做）掌握使用計算機應用局域網和國際互聯網進行材料科學方面文件檢索，并基本掌握計算機網絡知識與文件檢索基本技巧。2.材料物理場數值計算（選做）用有限差分法或有限元法對材料科學與工程溫度場或應力場或濃度場分析，進行數值模擬計算。3．材料試驗數據計算機分析（必做）采取數據處理軟件對材料試驗數據分析處理。第12頁131.3課程學習安排4.不一樣材料過程模擬與數學建模（必做）材料科學與工程中數值計算模擬、材料科學與工程過程中模型建立和材料過程模擬與優(yōu)化，或正確了解各種不一樣材料合成與加工過程，應用材料學知識和相關軟件進行材料分子結構模擬與組織性能等方面數學建模。5.材料生產過程CAD設計（選做）了解CAD軟件應用環(huán)境及普通使用技巧，使用AutoCAD軟件進行簡單材料工程設計，包含車間設計、設備設計等。第13頁1.3課程學習安排146.材料數據庫應用（選做）了解各類材料數據庫，如PDF卡片數據庫，材料力學性能、物理性能數據庫以及材料網絡數據庫等，簡單材料數據庫設計。7.相圖計算機計算（選做）采取熱力學數據進行程序設計計算簡單相圖或用關相圖計算軟件進行相圖計算。第14頁151.3課程學習安排1.3.2

參考書1)許鑫華，葉衛(wèi)平.計算機在材料科學中應用.北京：機械工業(yè)出版社，2)劉莊，吳肇基等.熱處理過程數值模擬.北京：科學出版社，19963)喬芝郁，許志宏，劉洪霖.冶金和材料計算物理化學.北京：冶金工業(yè)出版社，19994)“FACT-Win-UserManual”,C.W.BaleandA.D.Pelton,CRCT,EcolePolytechniquedeMontréal,Québec,Canada;January1999(http://www.crct.polymtl.ca)第15頁161.3課程學習安排5)王順興，劉勇.實用熱處理模擬技術.北京：機械工業(yè)出版社，6)樊新民，孔見，孫斐.材料科學與工程計算機技術.江蘇