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绪论1

一、计算机用于新材料的设计2

二、材料科学研究中的计算机模拟3

三、材料工艺过程的优化与自动控制5

四、计算机用于数据和图像处理5

五、计算机网络在材料研究中的应用6

第一节 数学模型基础7

一、基本概念7

第一章 材料科学研究中的数学模型7

二、数学模型的分类8

三、数学模型的作用9

第二节 建立数学模型的一般步骤和原则10

第三节 常用的数学建模方法14

一、理论分析法14

二、模拟方法16

三、类比分析法20

四、数据分析法20

参考文献24

第二章 材料科学研究中常用的数值分析方法25

第一节 有限差分法25

一、概述25

二、差分方程的建立25

三、差分方程的求解方法28

四、计算误差分析31

五、有限差分法解题示例32

第二节 有限元法34

一、有限元法的基本概念——直接刚度法35

二、有限元法的基本理论42

三、有限元程序的结构和特点46

四、有限元软件简介47

五、ANSYS程序使用介绍48

参考文献60

第三章 材料科学研究中主要物理场的数值模拟61

第一节 温度场的计算61

一、导热方程61

二、初始条件与边界条件62

三、平面温度场的有限差分求解63

四、有限元法求解68

第二节 应力场计算83

一、弹性力学基础知识83

二、弹性问题分析85

第三节 浓度场计算91

一、扩散控制方程91

二、数值解法92

参考文献94

一、TTT和CCT曲线95

第一节 组织转变的计算机模拟95

第四章 材料科学与行为工艺的计算机模拟95

二、采用连续冷却转变(CCT)曲线模拟96

三、采用等温转变(TTT)曲线模拟97

四、模拟程序设计99

五、现状和发展100

第二节 计算机相平衡计算方法101

一、热力学模型101

二、计算平衡相组成和绘制相图102

一、相图计算的过程和特点105

第三节 相图计算发展历程和计算软件介绍105

二、相图计算软件介绍106

三、用Thermo-Calc系统计算相图举例107

第四节 计算机模拟在材料科学中的应用111

一、材料的组成和结构与计算机模拟111

二、金属材料加工与计算机模拟111

三、塑料加工中的计算机模拟112

四、计算机工艺模拟发展特点112

参考文献113

一、数据库系统概述114

二、数据库管理系统114

第五章 材料数据库和新材料、新合金的设计114

第一节 数据库系统的组成与结构114

三、数据库系统结构115

四、数据库数据主要特征115

五、工程数据库的应用116

第二节 材料科学与工程数据库117

一、材料数据库的发展117

三、材料数据库的应用举例119

第三节 专家系统128

一、专家系统的历史和发展128

二、专家系统的工作原理129

三、专家系统的类型130

四、典型专家系统分析130

第四节 人工神经网络技术136

一、人工神经网络136

三、误差反传神经网络构成和学习方法139

二、神经网络的学习方法及规则139

第五节 人工神经网络在材料科学中的应用141

一、用人工神经网络方法实现材料设计与优化141

二、人工神经网络实现材料工艺优化145

三、人工神经网络实现材料性能预测146

四、基于人工神经网络的材料智能加工与智能控制147

参考文献148

第六章 材料加工过程的计算机控制150

第一节 计算机控制技术基础150

一、计算机控制系统的概念150

二、计算机工业控制系统的基本功能及其结构与组成157

三、计算机工业控制系统中计算机的分类和选择159

四、计算机控制系统的主要特点和基本要求162

第二节 计算机控制系统的输入与输出163

一、检测技术164

二、控制仪表与装置165

三、输入输出过程通道168

第三节 材料加工的计算机控制171

一、高分子材料加工的计算机控制171

二、金属材料加工的计算机控制179

三、无机非金属材料烧成的计算机控制183

参考文献185

第七章 计算机在材料检测中的应用186

第一节 材料成分的检测186

一、分析电子显微方法186

二、各种光谱仪方法186

第二节 材料组织结构的检测190

一、金相图像分析系统190

二、材料缺陷的计算机评定195

三、材料显微组织的计算机仿真198

第三节 材料力学性能的检测199

一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统200

二、专项实验设备的计算机数据采集和处理系统202

第四节 材料物理性能的测量204

一、磁性测量中的计算机数据处理204

二、超导材料特性曲线计算机测量206

三、金属熔点附近热物性参数的计算机测量208

参考文献210

一、Origin软件的基本功能和使用方法211

第八章 材料科学研究中的数据与图像处理211

第一节 材料研究中的数据处理211

二、Origin在材料科学研究中的应用举例225

三、材料研究科学中的数据处理233

四、结语234

第二节 材料科学研究中的计算机图像分析与处理235

一、图像与图像处理236

二、数字图像的获得途径236

三、采用常规软件进行材料图像分析与处理237

四、粒径大小测定原理247

五、粒径分析中的图像处理方法及算法251

六、粒径数据作图与分析252

七、图像处理在材料研究中的应用举例253

参考文献258

第九章 互联网在材料科学研究中的应用259

第一节 Internet概论259

一、Internet简介259

二、Internet的基本概念和技术261

三、Internet的应用263

第二节 互联网上材料科学信息资源的检索和利用265

一、搜索引擎265

二、材料科学专业网站268

三、数据库资源279

第三节 材料科学文献检索284

一、索引数据库检索285

二、全文数据库检索291

参考文献298

附录 NiO-MgO二元相图计算程序299