學堂在線東北大學計算材料學(2022暑假班)期末考試題答案

Print學堂在線東北大學計算材料學(2022暑假班)期末考試題答案1.判斷題(2分)相場法可應用于亞穩(wěn)分解、凝固與枝晶長大、晶粒長大等研究。()正確答案：正確2.判斷題(2分)Eshelby模型屬于細觀力學中的數(shù)值模型。()正確答案：錯誤3.判斷題(2分)holdon和holdoff命令在這里的作用是繪制新圖時，保存上次繪圖結果。()正確答案：正確4.判斷題(2分)相同含量的間隙原子和置換原子對固溶體合金產生的點陣畸變相同。()正確答案：錯誤5.判斷題(2分)應用ANSYS軟件的操作有兩種模式：圖形交互模式和命令流模式。()?正確答案：正確6.判斷題(2分)相場法得到不同工藝下的GW83的晶粒組織照片，代入到有限元中，能夠模擬出不同組織圖對應的力學曲線，從而初步實現(xiàn)了熱力學和動力學的一體化模擬。()正確答案：正確7.判斷題(2分)在CES數(shù)據庫中，材料數(shù)據不包含工藝數(shù)據。()正確答案：錯誤8.判斷題(2分)Lammps可讀取的文件格式單一，外部建模時，只有滿足datafile所要求的的格式時，才能夠被讀取。()正確答案：正確9.判斷題(2分)如果增加子區(qū)間的數(shù)量就可以利用簡單的分段線性函數(shù)的加和構造出復雜的函數(shù)作為試探解，這些子區(qū)間可稱為有限元。()正確答案：正確10.判斷題(2分)面心立方結構的4基元原子坐標分別為(0.0,0.0,0.0)，(a0/2,a0/2,0.0)，(a0/2,0.0,a0/2)，(0.0,a0/2,a0/2)。()正確答案：正確11.主觀題(10分)有限元法的基本思路是什么?簡述通用有限元軟件(如ANSYS)計算某工程構件在外力作用下應力場分布的操作步驟?解析

有限元法是將彈性連續(xù)體離散成有限個單元的一種近似數(shù)值解法，由于離散后的單元與單元之間只通過節(jié)點相互連接，且離散后的單元數(shù)和節(jié)點數(shù)目都是有限的，所以稱此方法為有限元法。采用有限元軟件計算某工程構件在外力作用下應力場分布的操作步驟如下圖所示：

在后處理中，導出應力云圖即可。12.主觀題(10分)(a)DescribeyourunderstandingaboutMaterialGenomeInnovative(MGI),IntegratedComputationalMaterialsEngineering(ICME),MaterialsBigData,MaterialsInformaticsorDataDrivenMaterialsInnovationin“ComputationalMaterialsScience”course;(b)Basedonacomputationalmodel(suchasMDorFEM)andaspecialmaterial(e.g.,AlorCu),whatproblemscanthemodelcalculateorsolveinthismaterialapplicationsandgiveanexample.解析

(a)Thetraditionalresearchanddevelopmentoffunctionalmaterialsaremainlybasedonthescientificintuitionofresearchersandalargenumberofrepeatedtrial-and-errorexperiments,whichareformidabletasks.Consequently,researchersmadefurthereffortstodevelopatheoreticalmodeltospeedupthediscoveryofmaterials.Unfortunately,alargenumberofexperimentalandtheoreticalresultshavenotbeenfullyintegratedandutilized.In2011,theMaterialsGenomeInitiative(MGI),aprojectaimingtointegrateandsharetheinformationofmaterialsforfuturemanufacturing,advancedanewparadigmforhigh-performancematerialsdiscoveryanddesigntoreplacethestandardtrial-and-errorapproach.Atthesametime,thedatabasescontainingtheinformationofvariousmaterialswerepresentedtoaddressthedeficiencyofexperimentalmeasurements.Thefourthparadigm(highlyintelligent,data-intensiveanddata-drivenresearch)facilitatedbytheintegrationofmachinelearningalgorithmsandmaterials-relateddatabaseshasattractedincreasingattentionfromthewholescientificcommunityofmaterialsscience,therebypushingforwardthedevelopmentofdata-drivenmaterialsstudy.(b)MoleculardynamicsmethodcanbeusedtocalculatecohesiveenergyinCu.13.主觀題(10分)分子動力學模擬的基本思路和流程是什么?并簡述如何通過分子動力學法模擬計算出銅的平衡空位濃度?(Cvac=Aexp(-Evac/kT))解析

基本思路：分子動力學方法是指對于原子核和電子所構成的多體系統(tǒng)，用計算機模擬原子核的運動過程，并從而計算系統(tǒng)的結構和性質，其中每一個原子核被視為在全部其他原子核和電子所提供的經驗勢場作用下按牛頓定律運動。方法的流程：1、明確系統(tǒng)的相互作用類型、初始化和邊界條件；2、采用的解運動方程的方法；3、宏觀量的統(tǒng)計計算。應用分子動力學法計算出空位形成能(Evac),進而帶入到公式

Cvac=Aexp(-Evac/kT)中，可以計算出平衡空位濃度。14.多選題(3分)如果想要標記任何兩個原子間的距離，需要的操作有()A鼠標右鍵依次點擊兩個原子B鼠標左鍵依次點擊兩個原子C從命令菜單中選擇settings->pickdistanceD打開命令行窗口，獲取間距值正確答案：B,C,D(少選不得分)15.多選題(3分)應用ANSYS軟件，可以對哪些問題進行分析()A電磁分析B熱分析C結構分析D流體分析正確答案：A,B,C,D(少選不得分)16.多選題(3分)在此命令中：thermo_stylecustomsteptemppepress，其自定義的輸出參數(shù)有()A溫度B系統(tǒng)總勢能C壓強D動能正確答案：A,B,C(少選不得分)17.多選題(3分)下面屬于相場法優(yōu)點的是()A可以表征出單個區(qū)域或晶粒的幾何形狀,區(qū)域或晶粒的空間分布B可以用波函數(shù)描述體系的電子運動狀態(tài)C可以模擬形核、長大、粗化和外場誘發(fā)的組織變化等不同的現(xiàn)象D可以研究內部場和外加場(如應變場、電場和磁場)對組織變化的影響正確答案：A,C,D(少選不得分)18.多選題(3分)有限元法會將系統(tǒng)劃分為______，網格節(jié)點統(tǒng)一編號，特別適用于_____，或邊界任意形狀的系統(tǒng);所以有限元法可被廣泛應用于______、_______等系統(tǒng)。()A不同區(qū)域(或網格)B不規(guī)則形狀的系統(tǒng)C流體力學D結構力學正確答案：A,B,C,D(少選不得分)19.多選題(3分)分子動力學的基本流程：首先需要初始化原子的____，讀入____，然后求解____，獲得每個時刻各個原子的____，最后統(tǒng)計出多原子體系的___。()A運動方程B勢函數(shù)C坐標和動量D宏觀物理量正確答案：A,B,C,D(少選不得分)20.多選題(3分)下列關于計算材料學的說法，哪些是正確的()A材料的計算模擬與設計能有效縮短研發(fā)周期B計算材料學能夠一次到位地設計出性能優(yōu)良的新材料C材料的計算模擬與設計能有效降低研發(fā)成本D新材料的模擬和設計需要含有大量模型和多種性能的數(shù)據庫正確答案：A,C,D(少選不得分)21.多選題(3分)關于腳本編輯器，下列說法正確的是()A可以在腳本編輯器中編寫程序，完成命令B可以在編輯器通過點擊“運行”按鈕，運行腳本C選中要用的代碼后右鍵“執(zhí)行所選代碼”，運行腳本D在命令行中鍵入腳本名稱即可運行腳本正確答案：A,B,C,D(少選不得分)22.多選題(3分)下面具有密排六方結構的金屬有哪些()AMgBFeCZnDZr正確答案：A,C,D(少選不得分)23.多選題(3分)在FCC晶格中添加另一些原子，添加一個坐標為(a0/4,a0/4,a0/4)的間隙原子和沿y方向平移a0/4獲得的批量原子，其核心語句是()Adata(nt,1:3)=[a0/4,a0/4,a0/4]Bdata(nt+1,1:3)=[a0/4,a0/4,a0/4]Cdata_1=data+[0,0.5*a0,0]Ddata_1=data(:,2)+[0,0.5*a0,0]正確答案：B,C(少選不得分)24.單選題(2分)利用Matlab展現(xiàn)切面，切面與三個坐標軸的交點分別：A(a,0,0)、B(0,b,0)、C(0,0,c)，確定該切面的方程是()Ax/a+y/b+z/c=1Ba/x+b/y+c/z=1Cx/a+y/b+z/c=0Da/x+b/y+c/z=0正確答案：A25.單選題(2分)下面關于Windows系統(tǒng)下運行Lammps時，文件夾中的四類文件，說法錯誤的是()Almp_serial.exe是Lammps中的單線程版可執(zhí)行文件Brun.bat是批處理文件，雙擊該文件，系統(tǒng)會調用cmd.exe運行內部命令，無需更改Coutput.log是輸出文件，程序運行完成后，記錄運行的結果Dinput.in是輸入文件，在此文件中進行相關命令的編寫正確答案：B26.單選題(2分)模擬開始前，需要給每個原子賦予初始速度，初始速度應滿足()A所有原子賦予相同速度B任意速度C泊松分布D該模擬溫度下的波爾茲曼分布正確答案：D27.單選題(2分)某位同學想預測金屬材料拉伸過程中的工程應力-應變曲線，最好選擇哪一種計算模擬方法()A第一性原理方法B有限元方法C分子動力學方法D相場法正確答案：B28.單選題(2分)關于二維數(shù)組的元素提取，下列說法錯誤的是()Aa(i,:)表示數(shù)組a第i行所有元素Ba(:,j)表示數(shù)組a第j行所有元素Ca(i,j)表示數(shù)組a第i行第j列的元素Da(i,j:j+m)表示數(shù)組a第i行、j~j+m列的所有元素正確答案：B29.單選題(2分)nodes(1,3)代表的含義是()A第1單元第3節(jié)點的編號B第3單元第1節(jié)點的編號C第1單元第3坐標的編號D第3單元第1坐標的編號正確答案：A30.單選題(2分)下列說法正確的是()A密排六方晶體中最典型位錯的柏氏矢量為<1121>B體心立方晶體中最典型位錯的柏氏矢量為<010>C面心立方晶體中最典型位錯的柏氏矢量為a/2<110>D以上均不正確正確答案：C31.單選題(2分)求矩陣a的逆的函數(shù)是()Adet(a)Binv(a)Cr