计算机在材料科学与工程中的应用

第1章绪论

1．1材料科学与工程的概念

1．1．1材料的作用及分类

1．1．2材料科学与工程的内容

1．2计算机在材料科学与工程中的应用简介

1．2．1用于新材料和新合金的设计

1．2．2用于材料科学研究中的模拟

1．2．3用于材料工艺过程的优化及自动控制

1．2．4用于材料组成和微观结构的表征

1．2．5用于数据和图像处理及其他

第2章材料科学与工程中数据的计算机处理

2．1数据处理的基本理论

2．1．1曲线拟合与最小二乘法

2．1．2插值法

2．2Origin软件在数据处理中的应用

2．2．1Origin车软件介绍

2．2．2Origin在数据处理中的应用实例

2．3Excel软件在数据处理中的应用

2．3．1计算功能

2．3．2参数估计

思考题与上机操作实验题

第3章数学模型的建立及数值求解

3．1数学模型介绍

3．1．1数学模型的含义

3．1．2数学模型的分类

3．1．3数学模型的建立步骤

3．1．4其他概念

3．2数学模型的建立方法及实例

3．2．1理论分析法

3．2．2数值模拟的方法

3．2．3类比分析法

3．2．4数据分析法

3．2．5利用计算机软件(Origin软件)建立数学模型

3．3数学模型的数值求解

3．3．1常用的计算方法

3．3．2有限差分法

3．3．3有限元法

思考题与上机操作实验题

第4章材料科学与工程中典型物理场的数值模拟

4．1温度场数学模型及求解

4．1．1温度场的基本知识

4．1．2温度场数学模型的建立

4．1．3温度场的有限差分求解

4．2铸件充型过程的通用数学模型

4．3浓度场的通用数学模型与计算

4．3．1菲克第一定律

4．3．2菲克第二定律

4．3．3渗碳浓度场的有限差求解

思考题与上机操作实验题

第5章ANSYS软件及其在材料科学与工程中的应用

5．1ANSYS软件介绍

5．2ANSYS在材料科学与工程中的应用实例

5．2．1铸件温度场分布及模具内部应力场分布

5．2．2热处理淬火过程的温度场模拟

5．2．3热喷涂过程的温度场和应力场分析

5．2．4铝材挤压过程的应力应变分析

5．2．5焊接过程中的应力和变形分析

思考题与上机操作实验题

第6章计算机在相图计算及材料设计中的应用

6．1相图计算的理论及实践

6．1．1相图计算过程及特点?

6．1．2THERMOCALC相图计算软件介绍及使用

6．2材料设计的理论及实践

6．2．1材料设计介绍

6．2．2Materialstudio软件及其在材料设计中的应用

思考题与上机操作实验题

第7章数据库及专家系统在材料科学与工程中的应用

7．1数据库在材料科学与工程中的应用

7．1．1数据库的组成与结构

7．1．2材料科学与工程数据库的发展

7．2专家系统及其在材料科学与工程中的应用

7．2．1专家系统基本知识

7．2．2材料科学与工程中的部分专家系统介绍

思考题

第8章人工神经网络及Matlab软件在材料科学与工程中的应用

8．1人工神经网络与Matlab软件简介

8．1．1人工神经网络介绍

8．1．2线性神经网络

8．1．3BP神经网络

8．2Matlab软件在材料科学与工程中的应用

8．2．1数表公式化曲线拟合

8．2．2焊接神经网络模型建立

8．2．3混凝土板瞬态温度场算法分析

思考题

第9章材料加工成形过程的计算机模拟

9．1概述

9．2MoldFlow塑料注塑成形过程模拟软件介绍及使用

9．2．1MoldFlow软件介绍

9．2．2MoldFlow软件操作步骤及分析实例

9．3Deform体积成形分析软件介绍及使用

9．3．1Deform分析软件介绍

9．3．2Deform软件操作步骤及实例

9．4ProCAST铸造成形过程模拟软件介绍及使用

9．4．1ProCAST软件介绍

9．4．2ProCAST软件的操作步骤

9．4．3ProCAST软件应用实例

思考题与上机操作实验题

参考文献

　　本书立足“材料科学与工程”一级学科，系统介绍了计算机在材料科学与工程中的应用，使读者初步掌握如何在材料科学与工程的学习及研究中更好地利用计算机这一工具。本书的最大特点在于注重理论知识讲解的同时，结合计算机在材料科学与工程中的应用实例讲解来培养学生的实际动手能力和创新意识。　　本书为高等学校教材，主要介绍计算机在材料科学与工程中的应用。全书共分9章，其中第1章主要介绍材料科学与工程的基本知识和计算机在材料科学与工程中的应用概况；第2章主要介绍材料科学与工程中数据的计算机处理；第3章主要介绍数学模型的建立及数值求解；第4章主要介绍材料科学与工程中典型物理场的数值模拟；第5章主要介绍ANSYS软件及其在材料科学与工程中的应用；第6章主要介绍计算机在相图计算及材料设计中的应用；第7章主要介绍数据库及专家系统在材料科学与工程中的应用；第8章主要介绍人工神经网络及Matlab软件在材料科学与工程中的应用；第9章主要介绍材料加工成形过程的计算机模拟。　　本书可作为材料科学与工程专业本科生及研究生的教学用书，也可供从事材料科学及材料加工研究、开发及应用的工程技术人员参考。