出版社

哈尔滨工业大学出版社

出版或编写时间

2005.4

作者

徐瑞

备注

内容简介

本书主要介绍材料科学中的数值模拟与计算问题，共分十章：前三章介绍数值模拟与计算所必需的数学基础，包括线性方程组的求解方法，数值计算的有限差分法和有限元法；第四章到第七章介绍材料科学的数值模拟，包括铸造过程、热处理过程和焊接过程中的温度场、应力场和浓度场等问题；第八章和第九章介绍了相图计算机的基本原理以及相关计算软件；第十章介绍了量子力学计算与相关软件Materials Studio的应用。

本书可作为材料学研究生的参考书，也可用做相关专业研究生以及有关科研人员和工程技术人员的参考书。

目 录

第1章常用计算方法.

1．1迭代法求解线性方程组

1．2追赶法求解三对角线方程组

1．3三次样条插值函数

第2章有限差分法

2．1差分的含义与误差

2．2差分格式

2．3不差分格式的比较

2．4二维系统的差分

2．5二维交替方向差分

第3章有限单元法

3．1有限单元法求解问题的思路与步骤

3．2网络剖分

3．3温度场的泛函

3．4插值函数

3．5单元分析

3．6总体合成

第4章凝固过程民组织的数值模拟

第5章热处理过程的数值模拟

5．1热处理过程数值模拟的特点

.5．2热处理过程温度、组织转变和应力的关系

5．3组织转变的数值模拟

5．3．1组织转变模型

5．3．2按连续冷却转变曲线模拟

5．3．3按等温转变曲线模拟

5．4热处理过程应力场模拟

5．4．1弹性轴对称问题的基本控制方程

5．4．2空间离散化

5．4．3弹性问题的泛函及变分

5．4．4热弹性问题

5．4．5热弹塑性问题

5．4．6约束条件

5．5热处理过程模拟存在的问题与展望

第6章浓度场的数值模拟

6．1浓度场与温度场、应力场的关系

6．2．浓度场的控制方程

6．3初始条件、边界条件与移动边界的处理

6．4扩散系数

6．5气体渗碳过程数值模拟

6．5．1气体渗碳过程模拟的数学模型

6．5．2矩形截面有限差分法离散过程

6．5．3尖角有限元法离散过程

6．5．4模拟过程与模拟结果

6．6高合金钢固体渗碳的模拟

6．6．1高合金钢固体渗碳过程

6．6．2渗碳的数学模型

6．6．3模拟参数的确定

6．6．4模拟结果与试验的对比

6．7钢件渗碳过程计算机模拟发展与展望

第7章焊接过程的数值模拟..

7．1概述

7．2焊接过程特点与焊接热效率

7．2．1焊接热过程的特点

7．2．2焊接热源和焊接热效率

7．3有限差分法焊接热传导过程模拟

7．3．1一维焊接热传导的差分计算

7．3．2二维焊接热传导的差分计算

7．4有限单元法焊接热传导过程模拟

7．4．1空间离散

7．4．2时间离散

7．4．3二维不稳定热传导的单元算式

7．5摩擦焊接过程数值模拟

7．5．1摩擦焊接界面的热输入模型

7．5．2摩擦焊接头焊合区金属塑性变形的模型

7．5．3摩擦焊接过程参量场的热力耦合分析

第8章相图计算原理

8．1相图计算的基本原理

8．1．1相图计算的基本依据

8．1．2温度表达式

8．1．3自由能与化学位函数的表达式

8．1．4规则溶体模型的过剩自由能

8．1．5亚规则溶液模型的过剩自由能

8．1．6过剩自由能的多项式表达

8．2相图计算方法

8．2．1以体系自由能最小判据求平衡相成分

8．2．2以平衡相的化学势相等判据求平衡相成分

8．3二元相图的扩展

8．3．1对称方法

8．3．2非对称方法

8．4相图合成

第9章相图计算软件及其应用

9．1稳定相图计算的重要性

9．2材料科学的计算工具thermo-calc与dictra

9．2．1传统的thermo-cale模块化

9．2．2视窗thermo-calc

9．2．3dictra

9．2．4 thermo-calc编程界面

9．3其他有关相图计算的软件

9．3．1来自美国的相图计算软件pandat

9．3．2英国国家物理实验室的热力学与相平衡软件mtdata

9．3．3加拿大热力学软件与数据库factsage

9．3．4法国科学家thermosuite

9．3．5视窗malt热力学数据库

第10章量子力学计算与materialsstudio的应用

10．1量子力学基础与第一性原理

10．1．1波函数

10．1．2薛定谔方程

10．1．3第一性原理

10．2materialsstudio简介

10．3materialsstudio中的castep

10．3．1castep的任务

10．3．2如何创立catstep计算

10．3．3castep计算结果分析

10．4materialssmclio中的reflex

10．4．1 reflex主要工具

10．4．2 reflex特点与功能

10．4．3 reflex的任务

10．5materialsstudio中的discover

10．5．1 discover计算的步骤

10．5．2 discover中的力场

10．5．3 discover中的设置

10．5．4 discover中的最小化

10．5．5 discover中的动力学模拟

10．5．6 discover中的分析

参考文献