计算机在材料科学与工程中的应用课件

1、武汉理工大学 材料学院 School of Materials Science and Technology Wuhan University of Technology计算机在材料科学与工程中的应用叶卫平叶卫平第一章第一章 绪论绪论 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/1.1 1.1 材料科学与工程材料科学与工程( (MSE)MSE) 研究材料研究材料组成、结构、性能、制备工艺组成、结构、性能、制备工艺和和使使用性能用性能以及它们之间相互关系的科学。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美国国家研究院材料科

2、学与工程委员会 90年代的材料科学与工程：年代的材料科学与工程：在材料时代保持竞争力在材料时代保持竞争力 材料科学与工程领域存在材料科学与工程领域存在 四个要素四个要素（性质与现象、使用性能、结构与成分、合成与加工）（性质与现象、使用性能、结构与成分、合成与加工） 两个关键两个关键（仪器设备和分析建模）（仪器设备和分析建模） 研究材料研究材料组成、结构、性能、制备工艺组成、结构、性能、制备工艺和和使使用性能用性能以及它们之间相互关系的科学。以及它们之间相互关系的科学。MSE研究内容研究内容 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/ 1.

3、1 1.1 材料科学与工程材料科学与工程( (MSE)MSE)Synthesis &Processingcomposition,crystal growth,thermal treatment, etc.Structuremicro-, nano-, molecular, crystalPropertieselectronicmechanicaloptical, etc.Source: Materials Science and Engineering for the 1990s, NRC, 1989Performance四个要素四个要素 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学

4、与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/1.1 1.1 材料科学与工程材料科学与工程( (MSE)MSE)多学科交叉的新兴科学多学科交叉的新兴科学1多学科间有着不可分割的联系多学科间有着不可分割的联系2有很强应用目的和明确的应用背景有很强应用目的和明确的应用背景3计算机在计算机在MSE的应用非常广泛的应用非常广泛4MSE研究特点研究特点 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/1.2 1.2 计算机在计算机在MSEMSE中的应用中的应用材料性能表征和性能研究材料性能表征和性能研究计算机模拟的应用计算机模拟的应用人工智能在人工

5、智能在MSE的应用的应用材料数据库材料数据库用于材料设计用于材料设计工艺过程的优化及自动控制工艺过程的优化及自动控制组成和结构研究组成和结构研究 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/什么为计算机在什么为计算机在MSE中的应用？中的应用？Computer Applications in MSEMaterials ScienceMechanical EngineeringMaterials PhysicsChemistryComputer ScienceMathematics是一个交叉学科 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学

6、与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/Different Types of SimulationS c a leQ u a n tu m /M o le c u la rA to m ist ic/N a n oM e so sco p icM ac ro sc o p icL e n g th(m e te rs)1 0 -11 1 0 -81 0 -9 1 0 -61 0 -6 1 0 -3 1 0 -3T im e(se co n d s)1 0 -16 1 0-121 0-13 1 0 -101 0 -10 1 0-6 1 0 -6 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在

7、材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/Relation of different types of Simulation 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/天下第一大钟天下第一大钟 145吨青铜洪钟铸造模拟吨青铜洪钟铸造模拟华铸CAE（华中科技大学开发的一种对铸件浇注充填、凝固、模拟过程的软件） 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/天下第一大钟天下第一大钟 145吨青铜洪钟铸造模拟吨青铜洪钟铸造模拟大钟在寒山寺被吊装华铸CAE（2007年）重145

8、T,高8m,钟唇直径6m,展开面积约160m2 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/材料再结晶模拟材料再结晶模拟 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/材料定向凝固模拟材料定向凝固模拟 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/“足球足球”分子分子(C C6060) )的直接观察的直接观察 STM image of C60 molecules adsorbed on Cu(111) surface(Hashizume

9、et al., Phys. Rev. Lett. 71, 2959 (1993) 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/Continuous Metal Cast Process工艺过程的优化及自动控制工艺过程的优化及自动控制 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/Continuous Metal Roll Process工艺过程的优化及自动控制工艺过程的优化及自动控制 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/1.31

10、.3课程演变及安排课程演变及安排金属、非金属金属、非金属电子材料电子材料塑料和复合材料塑料和复合材料制备和使用制备和使用中的许多概中的许多概念、现象和念、现象和转变具有惊转变具有惊人的相似人的相似共共 性性 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/1.31.3课程演变及安排课程演变及安排一级学科一级学科2001二级学科二级学科1995-2000初期阶段初期阶段1994前前初期初期初期初期计算机在材料科学与工程中的应用课程走过的历程与材料科学的发展过程非常相似 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪

11、论绪论 http:/1.31.3课程演变及安排课程演变及安排第第6章章 材料工艺的计算机模拟材料工艺的计算机模拟第第4章章 材料传热学计算机分析材料传热学计算机分析第第3章章 材料数据分析与模型建立材料数据分析与模型建立第第2章章 计算机检测与控制系统计算机检测与控制系统第第1章章 绪论绪论第第7章章 网络资源与网络资源与 材料研究材料研究第第5章章 数据库、相图与专家系统数据库、相图与专家系统20h上课上课+20h实验实验上课上课(20h)： 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/1.31.3课程演变及安排课程演变及安排实验实验(2

12、0h)：1材料合成加工工艺单指标正交实验设计与实现材料合成加工工艺单指标正交实验设计与实现2用曲线拟合实现材料科学研究中的数学建模用曲线拟合实现材料科学研究中的数学建模3理想溶液相图计算与相图计算软件理想溶液相图计算与相图计算软件4材料学科中物理场的数值模拟材料学科中物理场的数值模拟444材料科学文献检索实践材料科学文献检索实践56Origin 软件软件/ Matlab软件软件PDE工具箱等工具箱等16 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/1.31.3课程演变及安排课程演变及安排v参考书参考书1)刘庄，吴肇基等. 热处理过程的数值模

13、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)http:/, TCW Basic Manual, Stockholm, Sweden, March 2002.4)“FACT-Win - User Manual”, C.W. Bale and A.D. Pelton, CRCT, Ecole Polytechnique de Montral, Qubec, Canada; January 1999 (http:/www.crct.polymtl.ca) 计算机在材料科学与工程中的应用计算机在材料科学与工程中的应用 第一章第一章 绪论绪论 http:/1.31.3课程演变及安排课程演变及安排v参考书参考书4)王顺兴，刘勇. 实用热处理模拟技术. 北京：机械工业出版社，20025)樊新民，孔见，孙斐，材料科学与工程的计算机技术.江苏：中国矿业大学出版社，2000年6)材料科学技术百科全书编辑委员会.材料科学技术百科全书.北京:中国大百科全书出版社,19957)熊家炯，材料设计.天津：天津大学出版社.2000年.8)邱大年等，