第一章 材料科学研究中的数学模型 1
第一节 数学模型基础 1
一、基本概念 1
二、数学模型的分类 2
三、数学模型的作用 3
第二节 建立数学模型的一般步骤和原则 4
第三节 常用的数学建模方法 8
一、理论分析法 8
二、模拟方法 10
三、类比分析法 14
四、数据分析法 16
第二章 材料科学研究中常用的数值分析方法 19
第一节 有限差分法 19
一、概述 19
二、差分方程的建立 19
三、差分方程的求解方法 22
四、计算误差分析 25
五、有限差分法解题示例 26
第二节 有限元法 28
一、有限元法的基本概念——直接刚度法 29
二、有限元法的基本理论 36
三、有限元程序的结构和特点 40
四、有限元软件简介 41
五、ANSYS程序使用介绍 42
第三章 材料科学研究中主要物理场的数值模拟 55
第一节 温度场的计算 55
一、导热方程 55
二、初始条件与边界条件 56
三、平面温度场的有限差分求解 57
四、有限元法求解 62
第二节 应力场计算 77
一、弹性力学基础知识 77
二、弹性问题分析 79
第三节 浓度场计算 85
一、扩散控制方程 85
二、数值解法 86
第四章 材料科学与行为工艺的计算机模拟 89
第一节 组织转变的计算机模拟 89
一、TTT和CCT曲线 89
二、采用连续冷却转变（CCT）曲线模拟 90
三、采用等温转变（TTT）曲线模拟 91
四、模拟程序设计 93
五、现状和发展 94
第二节 计算机相平衡计算方法 95
一、热力学模型 95
二、计算平衡相组成和绘制相图 96
第三节 相图计算发展历程和计算软件介绍 99
一、相图计算的过程和特点 99
二、相图计算软件介绍 100
三、用Thermo-Calc系统计算相图举例 101
第四节 计算机模拟在材料科学中的应用 105
一、材料的组成和结构与计算机模拟 105
二、金属材料加工与计算机模拟 105
三、塑料加工中的计算机模拟 106
四、计算机工艺模拟发展特点 106
第五章 材料数据库和新材料、新合金的设计 108
第一节 数据库系统的组成与结构 108
一、数据库系统概述 108
二、数据库管理系统 108
三、数据库系统结构 109
四、数据库数据主要特征 109
五、工程数据库的应用 110
第二节 材料科学与工程数据库 111
一、材料数据库的发展 111
二、材料数据库的应用举例 113
第三节 专家系统 122
一、专家系统的历史和发展 122
二、专家系统的工作原理 123
三、专家系统的类型 124
四、典型专家系统分析 124
第四节 人工神经网络技术 130
一、人工神经网络 130
二、神经网络的学习方法及规则 133
三、误差反传神经网络构成和学习方法 133
第五节 人工神经网络在材料科学中的应用 135
一、用人工神经网络方法实现材料设计与优化 135
二、人工神经网络实现材料工艺优化 139
三、人工神经网络实现材料性能预测 140
四、基于人工神经网络的材料智能加工与智能控制 141
第六章 材料加工过程的计算机控制 143
第一节 计算机控制技术基础 143
一、计算机控制系统的概念 143
二、计算机工业控制系统的基本功能及其结构与组成 150
三、计算机工业控制系统中计算机的分类和选择 152
四、计算机控制系统的主要特点和基本要求 155
第二节 计算机控制系统的输入与输出 156
一、检测技术 157
二、控制仪表与装置 158
三、输入输出过程通道 161
第三节 材料加工的计算机控制 164
一、高分子材料加工的计算机控制 164
二、金属材料加工的计算机控制 172
三、无机非金属材料烧成的计算机控制 176
第七章 计算机在材料检测中的应用 179
第一节 材料成分的检测 179
一、分析电子显微方法 179
二、各种光谱仪方法 181
第二节 材料组织结构的检测 183
一、金相图像分析系统 183
二、材料缺陷的计算机评定 188
三、材料显微组织的计算机仿真 191
第三节 材料力学性能的检测 192
一、万能材料试验机的计算机辅助测试系统 193
二、专项实验设备的计算机数据采集和处理系统 195
第四节 材料物理性能的测量 197
一、磁性测量中的计算机数据处理 197
二、超导材料特性曲线计算机测量 199
三、金属熔点附近热物性参数的计算机测量 201
第八章 材料科学研究中的数据与图像处理 204
第一节 材料研究中的数据处理 204
一、Origin软件的基本功能和使用方法 204
二、Origin在材料科学研究中的应用举例 218
三、材料研究科学中的数据处理 226
四、结语 227
第二节 材料科学研究中的计算机图像分析与处理 228
一、图像与图像处理 229
二、数字图像的获得途径 229
三、采用常规软件进行材料图像分析与处理 230
四、粒径大小测定原理 240
五、粒径分析中的图像处理方法及算法 244
六、粒径数据作图与分析 245
七、图像处理在材料研究中的应用举例 246
第九章 互联网在材料科学研究中的应用 252
第一节 Internet概论 252
一、Internet简介 252
二、Internet的基本概念和技术 254
三、Internet的应用 256
第二节 互联网上材料科学信息资源的检索和利用 258
一、搜索引擎 258
二、材料科学专业网站 261
三、数据库资源 272
第三节 材料科学文献检索 277
一、索引数据库检索 278
二、全文数据库检索 284
参考文献 291