材料腐蚀信息学

绪论／1第一篇材料腐蚀信息学之数据库构建与数据积累／5——材料腐蚀数据库源代码标准化建设与共享，是材料腐蚀基因组工程的最基本原则第一章材料腐蚀基础科学数据库7一、金属氧化物基础物理化学性能数据库7二、金属的标准电极电位数据库10三、金属电位EpH图数据库12四、金属腐蚀极化基本数据库12五、高分子腐蚀（老化）基本数据库16六、结语19第二章自然环境腐蚀数据库21一、大气腐蚀数据库21二、土壤腐蚀数据库26三、水环境腐蚀数据库28四、自然环境特征数据库29五、材料自然环境腐蚀图谱数据库34六、结语35第三章工业环境腐蚀数据库36一、工业环境腐蚀材料数据库36二、工业腐蚀环境数据库38三、工业环境腐蚀案例与图谱数据表39四、结语40第四章腐蚀电化学实验与检监测数据库41一、腐蚀电化学测试数据库41二、腐蚀电化学检监测与评价数据库43三、结语44第五章防护技术与市场数据库46一、耐蚀材料数据库46二、表面保护技术数据库48三、电化学保护技术数据库49四、缓蚀剂技术数据库50五、防腐蚀技术管理数据库51六、结语53第六章腐蚀知识与资讯数据库54一、腐蚀基本术语与知识数据库54二、材料数据库55三、腐蚀资讯数据库59四、会员管理数据库65五、结语67第二篇材料腐蚀信息学之腐蚀数据挖掘与建模／69——材料腐蚀数据挖掘与建模是材料腐蚀基因组工程的灵魂第七章大气环境因素与腐蚀分级量化关系的挖掘方法70一、大气腐蚀数据分析70二、大气环境因素与碳钢腐蚀等级量化关系挖掘72三、实验验证及结果分析73四、结论74第八章数据缺失时金属材料大气腐蚀等级自动判别方法75一、贝叶斯网络结构模型的背景75二、腐蚀与环境因素的贝叶斯网络结构模型76三、基于联合树的腐蚀影响因素自动判别79四、结论82第九章大气腐蚀环境分级分类的扩散模型与可视化83一、基于扩散模型的温度和湿度数据地图83二、基于扩散模型的SO2以及氯离子数据地图87三、腐蚀等级数据地图90四、结语90第十章运用BP人工神经网络方法构建碳钢区域土壤腐蚀模型92一、试验方法92二、试验结果92三、试验结果的神经网络分析96四、结论99第十一章基于支持向量机(SVM)的腐蚀预测模型与实现100一、问题描述101二、SVR模型的设计与实验104三、SVR模型与BP计算结果的比较与分析110四、结论110第十二章改进型的SVM的腐蚀预测模型与实现111一、PCASVR腐蚀预测模型111二、GRASVR腐蚀预测模型114三、GASVR腐蚀预测模型116四、模型性能的比较与分析120五、结论121第十三章应力腐蚀裂纹尖端的有限元数值分析与可视化122一、裂纹尖端应力场的有限元计算123二、氧化膜对应力应变分布的影响125三、点蚀诱导裂纹的萌生与扩展过程131四、结论134第十四章阴极保护电位边界元法的数值计算与可视化136一、阴极保护边界元法模型136二、阴极保护位势问题边界元法138三、数值算例与分析141四、阴极保护位势问题的快速多级边界元法144五、结论147第二篇参考文献148第三篇材料腐蚀信息学之腐蚀过程模拟／150————材料腐蚀过程模拟是材料腐蚀基因组工程王冠上的明珠第十五章金属在湿大气环境下初期腐蚀行为的模拟152一、元胞自动机方法152二、金属在湿大气环境中腐蚀的元胞自动机模型157三、结果与讨论158四、结论164第十六章不锈钢点蚀蚀坑生长形貌的模拟165一、点蚀亚稳态生长模型165二、不锈钢点蚀的元胞自动机模型166三、结果与讨论167四、模拟计算与试验结果的对比172五、结论176第十七章不锈钢点蚀动力学过程的模拟177一、点蚀生长动力学模型177二、点蚀动力学元胞自动机演化规则178三、结果与讨论180四、结论185第十八章不锈钢点蚀亚稳态到稳态生长中转换过程的模拟186一、点蚀亚稳态生长的元胞自动机演化规则186二、模拟结果186三、结果讨论199四、结论203第三篇参考文献204第四篇材料腐蚀信息学之腐蚀数据共享及工程应用／206——腐蚀数据共享与应用是材料腐蚀基因组工程的终极目的第十九章基于神经网络计算的石化设备腐蚀管理专家系统207一、软件总体结构设计207二、软件各部分的功能和实现过程210三、系统运行与应用212四、结语213第二十章钢铁企业产品环境腐蚀网络数据库系统设计与实现214一、软件总体结构设计214二、软件各部分的功能和实现过程217三、系统实现218四、结语223第二十一章轻质有色金属材料腐蚀数据库系统设计与实现224一、软件总体结构设计224二、软件各部分的功能和实现过程226三、系统实现228四、结语234第二十二章材料腐蚀数据共享网设计236一、设计原则236二、网站系统架构建设237三、网站设计规范238四、网站信息结构239五、结语243第二十三章基于“中国腐蚀与防护网”的大气腐蚀数据工程应用案例244一、系统设计244二、系统功能247三、系统实现249四、结语252第二十四章基于物联网的土壤腐蚀数据工程应用案例253一、系统设计253二、系统功能254三、系统实现256四、结语260附录材料腐蚀信息学与材料腐蚀基因组工程载体——中国腐蚀与防护网261后记／272

独创性本书为第一本腐蚀信息学专著.材料腐蚀信息学是研究材料腐蚀信息加工、材料腐蚀信息管理、信息安全与传播的学科，是大数据技术与材料腐蚀科学交叉渗透形成的新学科，是材料腐蚀基因组工程的基础。本书提出了“材料腐蚀信息学”的概念，并从数据库层面、从数据的处理层面、从数据分析建模与模拟层面、从数据信息在实践中的应用层面，系统地阐述材料腐蚀信息学的内涵、结构和应用。本书可供材料腐蚀与防护学科、信息应用学科及材料基因组工程科研和管理人员阅读和参考，也可供大专院校材料科学与工程专业、信息工程专业的师生参考。【作者简介】李晓刚，北京科技大学新材料技术研究院副院长，教授、博导。国家自然科学基金会材料环境腐蚀站网办公室负责人，国防环境试验专家组成员。是我国科技条件平台建设和科学数据共享工程的最早推动者之一。2003年科技部重点基础性专项“国家材料环境腐蚀站网与数据库”的项目负责人。2004年主持了科技部基础条件平台建设项目“国家材料环境腐蚀野外台站建设与资源共享”。2005年负责承担了国家科技基础条件平台建设重大项目“国家材料自然环境腐蚀实验台网建设”，为项目首席科学家，成功的组织协调了国内十五个单位之间的协同研究，组建了由28个试验站组成的国家材料环境腐蚀野外观测研究台站体系。2007年创办了“国家材料自然环境腐蚀与老化科学数据共享服务网”，积累了大量我国材料腐蚀数据，为三峡工程、西气东输等国家重大建设工程及数十家国防和民用单位提供数据共享与应用服务，使积累的数据和阶段性试验研究成果在国家建设和国防重大工程防腐设计与选材、防腐规范与标准制订、材料生产、以及新材料的研究开发等方面发挥了重要作用。