計(jì)算材料學(xué)2ppt課件-文庫吧資料
2025-01-26 00:07本頁面
【正文】 變的一些量。注意 F77的固定書寫格式和 F90的自由格式。F77注釋行是以“ C” 或“ *”作為該行第一個(gè)字符的， F90可在任意一行末以“ !” 開始作為注釋符。 ? 掌握一些對今后科研工作有用的知識 計(jì)算材料學(xué) 主要參考書 1. M. P. Allen and D. J. Tildesley, Computer Simulation of Liquids, (Oxford University Press, 1987). 2. J. M. Thijssen, Computational Physics, (Cambridge University Press, 1999). 3. K. Ohno, K. Esfarjani, K. Kawazoe, Computational Materials Science, (Springer, 1999). 4. M. Springb, Method of ElectronicStructure Calculations, (Wiley, 2022). 5. E. Kaxiras, Atomic and Electronic Structure of Solids, (Cambridge University Press, 2022). 6. R. M. Martin, Electronic Structure, (Cambridge University Press, 2022). ， 《 材料設(shè)計(jì) 》 ，（天津大學(xué)出版社， 2022） 8.[荷 ]Frenkel amp。 ? 從計(jì)算模擬的角度加深對晶體形核和長大的認(rèn)識。但由于其計(jì)算非常復(fù)雜，對計(jì)算機(jī)要求很高，物理模型是將被研究對象的物理圖像理想化和簡單化，因?yàn)檎鎸?shí)的物體運(yùn)動(dòng)的行為太復(fù)雜，即使是宏觀物體，企圖得到絕對嚴(yán)格的描述其運(yùn)動(dòng)規(guī)律也是不可能的，而微觀世界的運(yùn)動(dòng)更復(fù)雜，所以在第一性原理計(jì)算中都是合理地忽略影響運(yùn)動(dòng)的次要因素，保留主要的因素。大量元胞通過簡單的相互作用而構(gòu)成動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的演化。 元胞自動(dòng)機(jī)方法 :生命游戲， 是一種建立在離散的時(shí)間和空間上的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。 計(jì)算材料學(xué) 本學(xué)期學(xué)習(xí)重點(diǎn) 蒙特卡洛方法 :是在簡單的理論準(zhǔn)則基礎(chǔ)上，采用反復(fù)隨即抽樣的方法，解決復(fù)雜系統(tǒng)的問題。對于許多材料的性質(zhì)，常常由幾個(gè)層次的結(jié)構(gòu)來決定，因而近年來將不同方法結(jié)合起來的多尺度方法受到廣泛的重視。 計(jì)算材料學(xué) 計(jì)算材料設(shè)計(jì)的層次和典型模擬方法 計(jì)算材料學(xué) 計(jì)算材料學(xué) 計(jì)算材料設(shè)計(jì)的范疇與層次 計(jì)算材料學(xué) 計(jì)算材料設(shè)計(jì)的范疇與層次 計(jì)算材料學(xué) 按材料計(jì)算的特征空間尺寸分類 根據(jù)研究對象的空間和時(shí)間尺度不同，材料計(jì)算的方法也有很大差別： ? 研究 材料的電子結(jié)構(gòu)的方 法有基于密度泛函理論、量子力學(xué)及固體物理理論的第一原理； ? 介觀層次上對體系的模擬近年來有較快的發(fā)展，如合金中的相變微觀組織演化過程可采用相場動(dòng)力學(xué)或原胞自動(dòng)化方法，這些方法使人們能夠定量地描述不同過程中的組織變化的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，探索不同因素對微觀組織形成的作用； ? 宏觀層次上的計(jì)算模擬常常采用有限元和有限差分方法，這些方法已經(jīng)被廣泛用語解決材料工程的實(shí)際問題，可為實(shí)際工藝的設(shè)計(jì)提供定量化的指導(dǎo)。例如，對結(jié)構(gòu)材料來說，影響其力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)尺度在微米以上，而對于電、光、磁等功能材料來說可能要小到納米，甚至是電子結(jié)構(gòu)。 計(jì)算材料學(xué) 計(jì)算材料設(shè)計(jì)的一些成功應(yīng)用 (展示一個(gè)具體的例子 ) ?i. 高性能磁光記錄材料： Tb/Bi/FeCo與 Tb/Pb/FeCo超晶 ?ii. 超硬材料： C3N4（硬度可以媲美金剛石？） ?iii. 新型鋰電池陰極材料： LixCoO2的替代品， Al替代 Co？ 2. 預(yù)言晶體結(jié)構(gòu)（ .，針對 70種合金， 120晶體進(jìn)行 10000個(gè)第一性原理能量計(jì)算，六個(gè)月） 3. 計(jì)算材料相圖 4. 獲得實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)的極端條件下（如高溫、高壓）的材料結(jié)構(gòu)與物性 計(jì)算材料學(xué) 計(jì)算材料學(xué)范圍和層次 計(jì)算材料學(xué)主要有兩種分類方法： 一是按理論模型和方法分類， 二是按材料計(jì)算的特征空間尺寸 (Characteristic space scale)分類。 就實(shí)際工程而言，應(yīng)用數(shù)值近似方法進(jìn)行預(yù)測計(jì)算，可以有效的減少在優(yōu)化材料和設(shè)計(jì)新工藝方面所必須進(jìn)行的大量試驗(yàn)。然而計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)可以根據(jù)有關(guān)的基本理論，在計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境下從 納觀、微觀、介觀、宏觀 尺度對材料進(jìn)行多層次研究，也可以模擬超高溫、超高壓等極端環(huán)境下的材料服役性能，模擬材料在服役條件下的性能演變規(guī)律、失效機(jī)理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)材料服役性能的改善和材料設(shè)計(jì)。隨著材料應(yīng)用環(huán)境的日益復(fù)雜化，材料服役性能的實(shí)驗(yàn)室研究也變得越來越困難。因此，材料研究越來越依賴于高端的測試技術(shù)，研究難度和成本也越來越高。 計(jì)算材料學(xué) 計(jì)算機(jī)模擬的概率和步驟 計(jì)算材料學(xué) 計(jì)算材料學(xué)作用和意義 材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能、服役性能是材料研究的四大要素，傳統(tǒng)的材料研究以實(shí)驗(yàn)室研究為主，是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。 前者使材料研究不是停留在實(shí)驗(yàn)結(jié)果和定性的討論上，而是使特定材料體系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果上升為一般的
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1