绪论 1
第1章 计算机在材料领域中的应用概述 2
1.1 计算机与数值计算方法的进展 2
1.1.1 计算机的发展 2
1.1.2 材料物性理论和数值计算方法的进展 2
1.1.3 计算机在材料科学领域中的应用 3
1.2 材料计算与设计在新材料研究开发中的作用 4
1.3 计算机与分子、原子设计 5
1.4 材料设计与虚拟技术 6
1.5 建立金相分析图文系统 8
1.5.1 前言 8
1.5.2 系统的设计 8
1.6 高分子科学中的计算机模拟 10
1.6.1 计算机模拟方法 10
1.6.2 计算机模拟在高分子科学中的应用 10
1.6.3 高分子结构与性能方面的模拟 11
1.6.4 高分子应用方面的计算机模拟 11
1.7 计算机模拟在无机材料科学中的应用 12
1.8 扩散型相变的计算机模拟 14
1.8.1 引言 14
1.8.2 扩散型相变的计算机模拟原理 14
1.8.3 模型建立和TTT曲线的计算机模拟 17
1.8.4 模拟结果与分析 19
第2章 计算机网络技术在材料领域中的应用 20
2.1 计算机网络基本知识 20
2.1.1 有关计算机网络技术的一些概念 21
2.1.2 计算机互联网络结构 23
2.1.3 计算机互联网的功能和应用领域 24
2.1.4 计算机网络的使用方法 25
2.1.5 计算机网络的功能 26
2.1.6 万方数据库简介 27
2.1.7 国家图书馆网上图书馆简介 28
2.1.8 EI数据库网上简介 31
2.1.9 SDOS数据库网上简介 31
2.2 计算机远程材料科学与工程教学应用 32
2.2.1 概述 32
2.2.2 计算机网络化教学的形式和内容 33
第3章 微型计算机的测试与控制系统 36
3.1 采样及其处理 36
3.1.1 采样周期Ts的选择 37
3.1.2 采样方式 37
3.1.3 数字滤波 38
3.1.4 标度变换（工程量变换） 40
3.1.5 非线性补偿 40
3.2 控制方式和控制规律 42
3.2.1 直接数字控制系统（DDC系统） 42
3.2.2 计算机监督控制系统（SCC系统） 42
3.2.3 分级控制系统 43
3.3 测试与控制系统及仪表设备 45
3.4 过程控制的数学模型 46
3.4.1 经验法 46
3.4.2 理论分析法 46
第4章 工程常用数学的计算机处理 51
4.1 误差分析 51
4.1.1 粗大误差的剔除方法 51
4.1.2 系统误差判别 57
4.2 数值分析 58
4.2.1 方程求根 58
4.2.2 解方程组 60
4.2.3 插值法 62
4.2.4 最小二乘曲线拟合 63
4.3 最优化方法 65
4.3.1 一维搜索方法 65
4.3.2 多维搜索方法 66
第5章 计算机模拟基础 68
5.1 计算机模拟的意义 68
5.2 分子动力学方法的基本思想 68
5.2.1 经典分子动力学方法 70
5.2.2 恒温方法 70
5.2.3 恒压方法 71
5.3 固体的原子扩散 72
5.4 晶体生长模拟 74
第6章 蒙特卡罗方法 75
6.1 引言 75
6.2 蒙特卡罗方法基础 77
6.2.1 概述 77
6.2.2 随机过程 78
6.3 蒙特卡罗模拟算法 79
6.3.1 随机数的产生 80
6.3.2 产生随机数的程序 82
第7章 陶瓷材料设计 85
7.1 陶瓷材料中有关设计的概念及方法论 85
7.1.1 何谓材料设计 85
7.1.2 材料设计的方法论 87
7.1.3 特性设计及其方法问题 88
7.1.4 考虑陶瓷结构的情况 89
7.1.5 组分是主要特性的情况 89
7.2 玻璃材料设计的数值计算法 90
7.3 小结 94
第8章 常用材料模拟软件简介 95
8.1 大型通用有限元分析软件ANSYS 95
8.2 材料性能模拟软件JMatPro 96
8.2.1 JMatPro能够计算模拟的材料性能 97
8.2.2 主要特点 97
8.3 多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics（FEMLAB） 98
8.4 工程仿真软件ALGOR介绍 98
8.5 显式动力分析程序LS-DYNA 100
8.5.1 LS-DYNA应用领域 100
8.5.2 LS-DYNA的特点 100
8.5.3 应用案例——金属成型 100
8.6 板料冲压成形模拟软件DYNAFORM 101
8.6.1 主要应用 101
8.6.2 主要特色 101
8.7 复合材料设计分析软件ESAComp 101
8.8 Materials Studio 102
第9章 T8钢淬火温度场模拟及硬度预测 104
9.1 淬火及淬火的发展 104
9.1.1 钢的淬火工艺 104
9.1.2 数值模拟的特点及淬火过程计算机模拟的特点 105
9.1.3 国内外淬火模拟领域研究动态 106
9.2 淬火过程计算机数值模拟的基本原理 108
9.2.1 有限元方法及ANSYS软件介绍 108
9.2.2 温度场计算基本原理 113
9.3 T8钢圆柱形试样淬火温度场的模拟过程及硬度预测 116
9.3.1 本文淬火模拟条件 117
9.3.2 T8钢温度场模拟的主要步骤 118
9.4 结果分析 119
9.4.1 温度场模拟结果及分析 119
9.4.2 硬度预测 124
第10章 计算机在金属材料中应用的综合设计实验举例 126
10.1 概述 126
10.2 固态金属的扩散的计算机模拟 127
10.2.1 扩散理论 127
10.2.2 钢的表面热处理 131
10.2.3 渗碳钢及其性能 133
10.3 钢铁渗碳的计算机模拟 134
10.3.1 数学建模 134
10.3.2 钢铁的渗碳工艺 136
10.3.3 程序实现 137
10.4 相变扩散连接界面金属间化合物生长的数值模拟 140
10.4.1 概述 140
10.4.2 理论基础 141
10.4.3 数学模型 145
10.4.4 程序实现 149
10.5 合金设计中的计算机应用 154
10.5.1 合金设计 154
10.5.2 合金设计中计算机应用示例 155
参考文献 159
附录一 模拟系统源程序 162
附录二 模拟系统源程序 165