高等学校“十二五”规划教材：计算材料学

图书标准信息

• 作者 坚增运 著
• 出版社 化学工业出版社
• 出版时间 2012-07
• 版次 1
• ISBN 9787122137845
• 定价 22.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 140页
• 字数 235千字
• 丛书 高等学校“十二五”规划教材

【内容简介】

计算材料学以计算机技术为工具和手段，运用数值预测方法解决材料学中遇到的复杂问题。《高等学校“十二五”规划教材：计算材料学》介绍计算材料学的内容，主要包括：材料研究中数学模型的基本概念以及建立数学模型的基本步骤、原则和方法；常用于数值分析的有限差分方法和有限元方法；计算机模拟过程中涉及的系综；适用于随机事件的蒙特卡罗方法；分子动力学方法；势函数理论及模型；固体的扩散相变模型即相场动力学模型；能够处理复杂系统在离散空间时间上演化规律的元胞自动机方法。还附有各种模拟方法在材料科学中的典型应用和代表性的例子。
《高等学校“十二五”规划教材：计算材料学》可作为材料科学与工程学科研究生和高年级本科学生的教材，也可供相关领域科技工作者参考。

【作者简介】

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【目录】

绪论
第1章材料科学中的数学模型
1.1数学模型
1.1.1数学模型的概念
1.1.2数学模型的分类
1.2建立数学模型的步骤
1.2.1自变量
1.2.2态变量
1.2.3运动学方程
1.2.4状态方程
1.2.5结构演化方程
1.2.6各种参数
1.2.7模型的建立
1.3数学建模方法
1.3.1理论分析方法
1.3.2模拟方法
1.3.3类比分析方法
1.4系列检验法
参考文献

第2章数值分析方法
2.1微分方程的数值解法
2.2微分方程的数值解法
2.2.1努梅罗夫法
2.2.2龙格库塔法
2.2.3高阶微分方程和一阶微分方程组的龙格库塔求解法
2.3偏微分方程的解法
2.4有限差分方法的基本原理
2.4.1差分方程的建立
2.4.2差分方程的求解方法
2.4.3差分方法的数值误差
2.5有限元方法的基本原理
2.5.1离散化与有限元方法的基本步骤
2.5.2加权余量法
2.5.3变分原理和里茨方法
参考文献

第3章系综原理
3.1微正则系综(NEV)
3.2正则系综(NVT)
3.3正则系综与微正则系综的区别
3.4等温等压系综(NPT)
3.4.1恒温方法--热浴
3.4.2恒压方法--压浴
3.5等压等焓系综(NPH)
3.5.1晶胞结构矩阵与矢量的建立
3.5.2仅有均匀恒压的情况
3.5.3系统受到外都胁强时的一般情况
3.6巨正则系综(GCE)
3.7吉布斯系综
3.8半巨正则系综
3.9非平衡系综动力学
参考文献

第4章蒙特卡罗方法与应用
4.1蒙特卡罗方法的历史
4.2蒙特卡罗方法的基本思想
4.2.1蒙特卡罗方法思想
4.2.2马尔可夫过程
4.3蒙特卡罗方法的收敛性和基本特点
4.4随机数
4.4.1产生随机数的方法
4.4.2伪随机数的随机性检验
4.5随机变量的抽样方法
4.5.1随机变量的直接抽样法
4.5.2随机变量的舍选抽样法
4.5.3Metropolis抽样法
4.6不同系综的蒙特卡罗方法
4.6.1微正则系综蒙特卡罗方法
4.6.2正则系综蒙特卡罗方法
4.6.3等温等压系综蒙特卡罗方法
4.6.4巨正则系综蒙特卡罗方法
4.7蒙特卡罗方法的误差
4.8蒙特卡罗方法应用举例--薄膜沉积动力学的模拟
参考文献

第5章分子动力学
5.1分子动力学的基本思想
5.2理论力学原理
5.2.1最小作用量原理
5.2.2拉格朗日方程
5.2.3哈密顿方程
5.2.4哈密顿量与半经典量子化计算
5.2.5牛顿方程
5.3分子动力学主要技术方法
5.3.1分子动力学运行流程图
5.3.2初始体系
5.3.3时间步长和势函数
5.3.4边界条件
5.4粒子与粒子系综
5.4.1相互作用的多子系综
5.4.2粒子相互作用模型的平衡统计性质--热力学性质的时间平均
5.5粒子系综运动方程的数值解法
5.5.1维烈特算法
5.5.2吉尔算法
5.6分子动力学模拟实例
参考文献

第6章势函数
6.1势函数的定义
6.2势函数的简介和分类
6.3经典理论
6.3.1对势
6.3.2多体势--EAM，MEAM
6.3.3共价晶体的作用势
6.3.4有机分子中的作用势
6.3.5分子间作用势
6.4电子理论
6.4.1半经验势
6.4.2经验势
6.4.3赝势模型
6.4.4紧束缚势模型和密度泛函理论
6.5第一性原理分子动力学方法
参考文献

第7章相场动力学
7.1扩散相变理论
7.1.1扩散的唯象定律
7.1.2奥斯特瓦尔德催熟和吉布斯汤姆逊方程
7.1.3栗弗席兹斯里沃佐夫瓦格纳理论
7.2连续体相场动力学模型
7.2.1卡恩希利阿德模型和艾伦卡恩模型
7.2.2热涨落
7.2.3朗道能量密度泛函
7.3微观相场动力学模型
7.4弹性应力的影响
7.5材料科学中相场模拟的应用举例
7.5.1亚稳分解模拟过程
7.5.2晶粒生长模拟
参考文献

第8章元胞自动机方法
8.1元胞自动机的基本原理
8.2元胞自动机的分类
8.3元胞自动机在材料科学中的表现
8.4概率性元胞自动机
8.5晶格气元胞自动机方法
8.6元胞自动机模拟的网格类型
8.7元胞自动机与蒙特卡罗方法的比较
8.8元胞自动机解法
8.8.1确定性元胞自动机解法
8.8.2概率性元胞自动机解法
8.8.3元胞自动机实例--再结晶模拟
参考文献