计算机在MSE中的应用.ppt

1 成都理工大学材料学院SchoolofMaterialsScienceandEngineering CDUT 计算机在材料科学与工程中的应用ComputerinMSE 下午2时46分MiaoDeng 2 1 绪论 Source MaterialsScienceandEngineeringforthe1990s NRC 1989 Synthesis Processingcomposition crystalgrowth thermaltreatment etc Structuremicro nano molecular crystal Propertieselectronicmechanicaloptical etc Performance 四个要素 下午2时46分MiaoDeng 3 1 1材料科学与工程 MSE 1 1 1MSE研究内容是研究材料组成 结构 性能 制备工艺和使用性能以及它们之间相互关系的科学 美国国家研究院材料科学与工程委员会 90年代的材料科学与工程 在材料时代保持竞争力 材料科学与工程领域存在四个要素 性质与现象 使用性能 结构与成分 合成与加工 两个关键 仪器设备和分析建模 下午2时46分MiaoDeng 4 1 1材料科学与工程 MSE 1 1 2MSE特点1 是多学科交叉的新兴科学2 有着不可分割的联系3 有很强的应用目的和明确的应用背景 下午2时46分MiaoDeng 5 1 2计算机MSE中的应用 计算机在MSE的应用非常广泛 材料科学是研究材料的组成与结构 合成与制备 性能与应用以及它们之间相互关系的一门科学 在所有的这些方面 计算机都发挥了非常重要的作用 1 2 1计算机用于材料设计20世纪50 s开始 80 s实现这一目标的条件趋于成熟 计算机技术是保障 条件 1 2 2材料数据库 下午2时46分MiaoDeng 6 1 2计算机在MSE中的应用 1 2 3人工智能在MSE的应用1 2 4计算机模拟的应用1 2 5计算机在材料的组成和结构研究中的应用1 2 6计算机在材料性能表征和性能研究中应用1 2 7材料工艺过程的优化及自动控制 下午2时46分MiaoDeng 7 下午2时46分MiaoDeng 8 1 3课程学习安排 1 3 1内容安排 16h上课 16h实验 绪论数据与图像处理数据库与材料设计计算机在材料检测中的应用互联网在材料研究中的应用 下午2时46分MiaoDeng 9 1 3课程学习安排 1 3 1内容安排 20h上课 20h实验 1 材料科学文献检索实践 必做 掌握使用计算机应用局域网和国际互联网进行材料科学方面的文献检索 并基本掌握计算机网络知识与文献检索基本技巧 2 材料物理场数值计算 必做 用有限差分法或有限元法对材料科学与工程温度场或应力场或浓度场分析 进行数值模拟计算 3 材料试验数据计算机分析 必做 采用数据处理软件对材料试验数据分析处理 利用最小二乘法原理或其他原理求解函数以及用正交实验方法设计材料科学与工程中实际问题 下午2时46分MiaoDeng 10 1 3课程学习安排 1 3 2参考书1 刘庄 吴肇基等 热处理过程的数值模拟 北京 科学出版社 1996 2 乔芝郁 许志宏 刘洪霖 冶金和材料计算物理化学 北京 冶金工业出版社 19993 TCWBasicManual Stockholm Sweden March2002 4 FACT Win UserManual C W BaleandA D Pelton CRCT EcolePolytechniquedeMontr al Qu bec Canada January1999 http www crct polymtl ca 11 计算机在材料科学中的应用 许淦华 叶卫平机械工业出版社2003 教材 下午2时46分MiaoDeng 12 下午2时46分MiaoDeng 13 下午2时46分MiaoDeng 14 2数据与图像处理 2 1数据处理方法2 1 1最小二乘法2 1 2一元线性拟合2 1 3二元线性拟合2 1 3多元线性拟合2 1 4代数多项式拟合 下午2时46分MiaoDeng 15 2 1 1最小二乘法 p a bt Q a b 均方误差 下午2时46分MiaoDeng 16 一元线性拟合 例1 1 下表为实验测得的某一物性和温度之间的关系数据 表中x为温度数据 y为物性数据 请用线性函数拟合温度和物性之间的关系 下午2时46分MiaoDeng 17 一元线性拟合 解方程得 a 8 2084 b 0 1795 拟合直线为 拟合图形为 下午2时46分MiaoDeng 18 2 1Origin简介2 2Origin的基本操作2 3应用示例 2Origin在实验数据处理中的应用 下午2时46分MiaoDeng 19 2 1Origin简介 主要功能 1 将实验数据自动画成在二维坐标中的图形 有利于对实验趋势的判断 2 在同一幅图中可以画上多条实验曲线 有利对不同的实验数据进行比较研究 3 不同的实验曲线可以选择不同的线型 并且可将实验点用不同的符号表示 下午2时46分MiaoDeng 20 2 1Origin简介 4 可对坐标轴名称进行命名 并可进行字体大小及型号的选择 5 可将实验数据进行各种不同的回归计算 自动打印出回归方程及各种偏差 6 可将生成的图形以多种形式保存 以便在其他文件中应用 7 可使用多个坐标轴 并可对坐标轴位置 大小进行自由选择 下午2时46分MiaoDeng 21 2 2Origin的基本操作 2 2 1Origin的安装2 2 2数据输入2 2 3图形生成2 2 4坐标轴的标注2 2 5线条及实验点图标的修改2 2 6数据的拟合 下午2时46分MiaoDeng 22 2 2 1Origin的安装 按提示即可安装 下午2时46分MiaoDeng 23 2 2 2数据输入 1 打开已装有ORIGIN软件的电脑 双击带有ORIGIN字样的图标 电脑就进入工作界面 2 在此界面上只有两列数据输入项 用鼠标点击某一单元格 输入数据 回车 其方法和Excel相仿 加果实验数据多于两列 则可将鼠标移到 Column 处点击 下午2时46分MiaoDeng 24 7 2 2数据输入 在其下拉的菜单中选择 AddNewColumns 项 输入要增加的数据列数 单击 确定 即可 3 除了直接输入数据以外 我们也可以把在其它程序计算和测量中获取的数据直接引用过来 点击 File 在其下拉的菜单中选择 Import 在其弹出的采单中选择其中一种你所存储的数据形式 下午2时46分MiaoDeng 25 2 2 3图形生成 单线图 1 点击 Plot 在其下拉式菜单中选择曲线形式 一般选择 Line Symbol 将实验数据用直线分别连接起来 在每一格数据点上作一个特殊的记号 下午2时46分MiaoDeng 26 2 在弹出的对话框中选择x轴和y轴的数据列 其选择方法如下 先点击对话框左边的数据列 再点击 X 或 Y 选择其作为X轴或Y轴 当选定两个坐标后 单击 OK 就画出一条如右图的曲线 2 2 3图形生成 下午2时46分MiaoDeng 27 2 2 3图形生成 多线图 在实验中常常是多条实验曲线画在一起 方法是在画好一条线的基础上 当前活动窗口为图形 点击 Graph 在其下拉式菜单中选择 AddPlottoLayer 再在其下面选择 Line Symbol 系统会弹出和单线图相仿的对画框 选择需要添加曲线的X轴和Y轴 当选定两个坐标后 单击 OK 重复以上步骤 就可以将多条曲线绘制在同一图中 有利于实验数据的分析和研究 下午2时46分MiaoDeng 28 图7 10多线图 2 2 3图形生成 下午2时46分MiaoDeng 29 2 2 4坐标轴的标注 1 将鼠标移到标有 Xaxistitle 和 Yaxistitle 处 双击之 系统弹出如右图的对画框 输入坐标轴的中文名 英文字母 单位 同时可选择字体 字号以及其它一些功能 图7 13座标轴的标注 下午2时46分MiaoDeng 30 2 2 4坐标轴的标注 2 点击 Format 在其下拉式菜单中选择 Axis YAxis 系统弹出对话框 点击 Title Format 在 Title 栏中输入 压力 P Pa 图2 15座标轴的各种设置 下午2时46分MiaoDeng 31 2 2 5线条及实验点图标的修改 下午2时46分MiaoDeng 32 2 2 6数据的拟合 2 点击 Tools 选择回归的方法 如图7 18所示为线性回归 1 点击 Data 选中要回归的某一条曲线 图2 17选择回归的曲线 图2 18选择回归的方法 下午2时46分MiaoDeng 33 2 2 6数据的拟合 3 在弹出的对框中 进一步确定回归的标准 点击 Fit 见图7 19 系统就会对所选择的曲线按指定的方法进行回归 图2 19确定回归指标 下午2时46分MiaoDeng 34 2 3应用示例 例7 1 现有某活性炭吸附甲醇的实验数据 请将其制成实验数据图 实验数据如下 某活性炭吸附量实验数据 下午2时46分MiaoDeng 35 2 3应用示例 首先将实验数据输入 然后利用上面介绍的方法 画出3条实验曲线 并注上坐标名 然后将其复制到WORD文档就可以了 其具体图形如下 下午2时46分MiaoDeng 36 2 3应用示例 图7 20导入文件里的数据 图7 21得到的数据 下午2时46分MiaoDeng 37 2 3应用示例 全部选中上述数据 然后单击左下角工具栏的Line Symbol图标 得到如下图Graph1 然后按前面所说的关于坐标轴的标注及设置作修改得右图 下午2时46分MiaoDeng 38 绘图类raswin94 zip绘晶体结构图的原代码 晶体结构绘图 分子3D微观立体结构的软件 可以旋转 以多个模式观看 并可以存成普通图形文件 晶体绘制F35 ZIP绘制晶体图 f35 eng exef35 doc exe icmlited exe3维分子浏览工具 是MolSoft公司出品的软件ICM的简化版 免费推出 但功能十分强大 cosmoplayer21 zip用WEB显示3D图的插件3D CRYSTALS ZIP3D图形库及说明shdem60 exe晶体绘图crysconI exe用原子坐标画粉末图vmd16 exe分子绘图 原代码vmd16sr zipvmd 1 6 src tar gz acdcs10 exe二维分子结构绘图程序 PWCgraph exeCrystallographica根据原子坐标绘晶体图 粉末图等 并对其间的关系进行分析 PASCL方式输入 Crystallographicav1 6 Name TeamUCFs n 下午2时46分MiaoDeng 39 STRUPLOforWindows version1 0 晶体结构绘图Ortep 3绘热振动椭圆图DTMM40是一个简单易用的 有机 3维分子模型显示 编辑与构建程序 可以以各种模式显示3维分子 dm2demo exe绘晶体结构图的DEMOcrystal96 zip用晶体结构数据生成POV和VRML文件DRAWv24 zip用晶体结构数据 ATOM文件 生产POV和VRML文件的原代码ch20w32 exeIE与NetScape浏览器插件 安装后 可以直接用浏览器观看PDB格式的文件 直接在浏览器中观看3D分子 WLViewerLite35 exe3维分子浏览工具 是分子模拟公司出品的软件WeblabViewPro的简化版 免费推出 但功能也十分强大 可读取PDB格式及其他数种格式的分子文件ATOMWIN40atoms中文汉化版 下午2时46分MiaoDeng 40 下午2时46分MiaoDeng 41 下午2时46分MiaoDeng 42 下午2时46分MiaoDeng 43 下午2时46分MiaoDeng 44 下午2时46分MiaoDeng 45 下午2时46分MiaoDeng 46 下午2时46分MiaoDeng 47 Hydroxyapatite 下午2时46分MiaoDeng 48 下午2时46分MiaoDeng 49 下午2时46分MiaoDeng 50 Aragonite CalciteX衍射对比图 下午2时46分MiaoDeng 51 四面体层 八面体层 四面体层 层间域 惰性氧 Si Al 活性氧 OH Mg Al 惰性氧 Si Al 活性氧 OH 单元结构层 下午2时46分MiaoDeng 52 滑石 Mg3 Si4O10 OH 2 叶腊石 Al2 Si4O10 OH 2 下午2时46分MiaoDeng 53 白云母 K Al2 AlSi3O10 OH 2 黑云母 K Mg Fe 3 AlSi3O10 OH 2 下午2时46分MiaoDeng 54 数据库 化合物3D晶体结构化合物3D图形晶体结构化合物晶体结构数据化学结构数据库矿物数据库1矿物晶体结构数据库 XPSAESUPSESCA数据库及ICSD无机晶体结构数据库免费光谱数据库有机化合物数据库IR MS UV和热力学参数等 矿物数据系统CCDC剑桥有机晶体结构数据 ICSD无机晶体结构数据库 下午2时46分MiaoDeng 55 MaterialsStudioGSASATOMSDIAMON JADEX PERTXPOWDEW ICSDPDF DATAFROMLAB DATAFROMLAB 下午2时46分MiaoDeng 56 ICSD国际晶体结构数据库PDF粉末衍射数据库CCDC剑桥晶体结构数据库 下午2时46分MiaoDeng 57 PCPD 下午2时46分MiaoDeng 58 PCPD 下午2时46分MiaoDeng 59 FindIT 下午2时46分MiaoDeng 60 FindIT 下午2时46分MiaoDeng 61 FindIT 下午2时46分MiaoDeng 62 FindIT 下午2时46分MiaoDeng 63 CCDC 下午2时46分MiaoDeng 64 CCDC 下午2时46分MiaoDeng 65 CCDC 下午2时46分MiaoDeng 66 Crystalandmolecula