材料科学中数值模拟与计算

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料科学中数值模拟与计算　　材料学院4172班XX蔺云　　材料设计中的计算机模拟与计算　　1.材料设计的历史与发展　　材料设计是材料科学发展的必然趋势，它使材料科学方法论由“选择”转为“设计”，从而降低了新材料开发成本，缩短了新材料的研制周期，而且使材料科学的发展进入了一个新的台阶。通常，可将材料设计分为以下几个阶段：材料的经验设计阶段；材料的科学组织设计阶段，宏观热力学和溶液理论成为解释组织与

2、成分和工艺关系的理论基础，人们有目的地通过调整材料的成分，改进制造生产工艺，以获得特定的组织来保证材料的性质符合预定的要求；材料的相结构设计阶段，统计热力学、晶体学、位错理论等材料科学中的理论是合金相结构层次设计的理论基础；原子结构层次设计阶段，原子结构被揭示和量子力学理论的建立使材料设计走向定量化。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员

3、的业务技能及个人素质的培训计划材料科学中数值模拟与计算　　材料学院4172班XX蔺云　　材料设计中的计算机模拟与计算　　1.材料设计的历史与发展　　材料设计是材料科学发展的必然趋势，它使材料科学方法论由“选择”转为“设计”，从而降低了新材料开发成本，缩短了新材料的研制周期，而且使材料科学的发展进入了一个新的台阶。通常，可将材料设计分为以下几个阶段：材料的经验设计阶段；材料的科学组织设计阶段，宏观热力学和溶液理论成为解释组织与成分和工艺关系的理论基础，人们有目的地通过调整材料的成分，改进制造生产工艺，以获得

4、特定的组织来保证材料的性质符合预定的要求；材料的相结构设计阶段，统计热力学、晶体学、位错理论等材料科学中的理论是合金相结构层次设计的理论基础；原子结构层次设计阶段，原子结构被揭示和量子力学理论的建立使材料设计走向定量化。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　材料设计是多学科多技术交叉的研究领域，在以往的十

5、多年中，材料设计取得了良好的进展，主要是得益于物理、化学、数学、计算机、力学等其他学科的成就和材料科学本身的发展。主要有以下几个方面。①固体物理、量子化学、统计力学、计算数学等相关学科在理论概念和方法上都有了很大的发展，为材料的微观结构设计提供了理论基础。②现代计算机的运算速度、容量等技术水平有了空前的提高。③科学测试仪器的进步提高了试验定量测试的水平，提供了丰富的实验数据，为理论计算设计提供了必要的条件。④许多复杂的物理、化学过程用计算机进行模拟和计算，可以部分或全部替代既耗资又费时的实验，特别是有些实

6、验在现实条件下难以实施或无法实施。⑤以原子、分子为起点进行材料的合成，并在微观尺度上控制其结构，是现代先进材料合成技术的重要发展方向。目前材料设计研究的热点有新材料及其理论方法，表面与界面的研究，各种薄膜材料的研究开发，复合材料的设计，从理论上预报和计算设计材料等。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　一

7、般认为材料设计的范围应该包含从材料制备到应用的全过程，材料计算、材料制备、特性评价和性能检测的过程基本上完成了一个材料设计周期，材料设计要求这些步骤统一在一个系统过程中，即所谓的一体化设计。材料设计可分为微观、介观、宏观三个层次，或称为微观层次、连续模型层次、工程应用层次。随着纳米技术的发展，也有认为应将材料模型按尺度分为纳观、微观、介观、宏观四个层次，不同层次的计算设计主要是建立不同层次基于科学的数学模型。不同层次所用的理论及方法是不同的，不同层次间常常是交叉、联合的，不同层次的目的、任务及应用也不尽相

8、同。材料科学将发展为材料系统科学，材料设计也必将是系统设计。不同结构层次与不同性质间的理论需要沟通，逐步形成有机联系的知识体系。单一层次的设计必将被多层次设计所代替。多层次设计必须要建立多尺度材料模型和各层次间相互关联的数理模型。多尺度材料模型是指包含一定空间和时间的多尺度材料模拟结合了以上各个尺度的模拟方法。发展多尺度材料模型通常需要结合多个学科的方法和技术。目前的多尺度耦合模型主要集中在原子模拟方法与连续介质力学的结合，主