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1 材料：是人類生產和生活水平提高的物質基礎，是人類文明的重要支柱和進步的里程碑。 材料：
世紀下半葉形成的以新材料技術為基礎： 20 世紀下半葉形成的以新材料技術為基礎：資訊科技、新能源技術、生物工程技術、空間技術、海洋開發技術的新技術群，更使材料科學得到發展。
2 20 世紀 60 年代，被稱為當代文明的三大支柱：a 材料；b 能源；c 資訊。 當代文明的三大支柱： 當代文明的三大支柱
3 70 年代新技術革命的主要標誌指：a 新型材料；b 資訊科技；c 生物技術。 年代新技術革命的主要標誌指主要標誌指：
4 材料的分類：根據組成與結構：a 金屬材料；b 無機非金屬材料；c 有機高分子材料；d 複合材料。
材料的分類： 組成與結構組成與結構： 根據效能特徵和作用：
a 結構材料；b 功能材料。 根據效能特徵和作用根據用途用途：a 建築材料；b 能源材料；c 電子材料；d 耐火材料；e 醫用材料；f 耐蝕材料。
用途 5 材料的性質材料的性質：是材料對電、磁、光、熱、機械載荷的反應，而這些性質終於要取決於材料的組成與結構。材料科學材料科學與工程是研究：
與工程是研究：材料組成、結構、效能、製備工藝、使用效能以及它們之間相互關係的科學。
6 使用效能：是材料在使用狀態下表現出來的行為。 使用效能
7 材料的合成與製備過程的內容：a 傳統的冶煉、製粉、壓力加工和焊接；b 也包括各種新發展的真空濺射、氣相沉積材料的合成與製備過程的內容： 等新工藝。
8 材料科學飛速發展的重要原因之一：材料科學隨著各種技術的更新而出現了高速發展的趨勢，計算機在材料科學中重要原因之一： 重要原因之一的應用正是材料科學飛速發展的重要原因之一。
9 計算機在材料科學中的應用：a 計算機用與新材料的設計；b 材料科學研究中的計算機模擬；c 材料工藝過程的優化計算機在材料科學中的應用： 及自動控制；d 計算機用於資料和影象處理；e 計算機網路在材料研究中的應用。
10 材料設計材料設計：設想始於 20 世紀 50 年代，是指通過理論與計算機預報新材料的組分、結構與效能，或者是通過理論設計來「訂做」具有特定效能的新材料。按生產要求「設計」最佳的製備和加工方法。
11 材料製備技術材料製備技術：a 急冷；b 分子束外延（mbd） 有機金屬化合物氣相沉積；d 離子注入；e 微重力製備等。 ；c 12 材料設計的有效方法之一：
利用計算機對真實的系統進行模擬「實驗」 材料設計的有效方法之一： 、提供實驗結果、指導新材料研究，是材料設計的有效方法之一。 13 材料設計中的計算機模擬物件遍及從材料研製到使用的全過程，包括包括合成、結構、效能、製備和使用等。
包括 14 計算機模擬的優點計算機模擬的優點：用計算機模擬比進行真實的實驗要快、要省 15 計算機模擬是一種根據實際體系在計算機上進行的模型試驗。
16 材料科學中的計算機模擬材料科學中的計算機模擬為計算機材料科學。計算機模擬軟體：電子、光學和磁性材料的模擬軟體 eom；固態化學計算機模擬軟體：
計算機模擬軟體研究軟體；模擬無機材料的結構和效能的軟體；聚合物體系的效能**和分析軟體等。
17 材料研究的分析和建模材料研究的分析和建模按傳統方式可大致分為三類不同的領域三類不同的領域；a 被凝聚態物理學家和量子化學家處理的微觀尺度三類不同的領域範圍是最基本的模型，此時材料的原子結構起顯著作用；b 一類是在唯象的層次上，許多最複雜的分析在中間尺度上進行，即連續的模型；c 最後是巨集觀尺寸，此時大塊材料的效能被用作製造過程及使用模型的輸入量。
18 計算機模擬也可根據模擬物件的尺度範圍可根據模擬物件的尺度範圍而劃分為若干層次：a（0.1～1nm）電子層次（如電子結構） ；b（1～10nm） 可根據模擬物件的尺度範圍原子分子層次（如結構、力學效能、熱力學和動力學效能） ；c（～1 微公尺）微光結構層次（如晶粒生長、燒結、位錯、 極化和織構等） ；d（1 微公尺以上）巨集觀層次（如鑄造、焊接、鍛造和化學氣相沉積等） 。
19 計算機模擬已應用在材料科學的各個方面計算機模擬已應用在材料科學的各個方面：包括分子液體和固體結構的動力學、水溶液和電解質、膠態分子團和膠體、聚合物的結構、力學和動力學性質、晶體的複雜結構、點陣缺陷的結構和能力、超導體的結構、沸石的吸附和催化反應、表面的性質、表面的缺陷、表面的雜質、晶體生長、外延生長、薄膜的生長、液晶、有序-無序轉變、玻璃的結構、粘度、蛋白質動力學、藥物設計等。
20.計算機用於資料和影象處理，這些結構包括計算機用於資料和影象處理， 包括一種材料的原子組成、分子結構以及在基礎上形成的凝聚態結構。
計算機用於資料和影象處理包括第一章材料科學研究中的數學模型
1 實體：我們通常把客觀存在的事物及其運動形態統稱為實體。模型實體：
模型則是對實體的特徵及其變化規律的一種表示或抽模型象。 建立數學模型可以從建立數學模型可以從材料的合成、加工、效能表徵到材料的應用建立。
2 數學模型：就是利用數學語言對某種事物系統的特徵和數量關係建立起來的符號系統。 廣義理解 ：
凡是以相應的數學模型： （廣義理解廣義理解） 客觀原型（即實體）作為背景加以一級抽象或多級抽象的數學概念、數學式子、數學理論等都叫做數學模型。 狹義理 （狹義理 ：
那些反映特定問題或特定事物系統的數學符號系統就叫做數學模型。 解）
3 數學模型是為一定的目的對客觀實際所作的一種抽象模擬，它用數學公式、數學符號、程式、圖表等刻畫客觀事物數學模型是為一定的目的對客觀實際所作的一種抽象模擬， 的本質屬性與內在聯絡，是對現實世界的抽象、簡化而又本質的描述。它源於實踐，卻不是原型的簡單複製，而是一1種更高層次的抽象。它能夠解釋特定事物的各種顯示形態，或者**它將來的形態，或者能為控制某一事物的發展提供最優化策略，它的最終目標是解決實際問題。
4 數學模型的分類： 數學模型的分類： ⅰ 按照人民對實體的認識過程來分：
a 描述性數學模型（從特殊到一般） 解釋性數學模型（從一般到特殊） ；b 。 ⅱ 按照建立模型的數學方法分： a 初等模型（指採用簡單而且初等的方法建立問題的數學模型，該模型容易被更多的人理解接受和採用，更有價值。
它又包括 a 代數法建模；b **法建模。； ） b 圖論模型 （指的是根據圖論的方法， 通過有點和邊組成的圖形為任何乙個保護了某種二元關係的系統提供乙個數學模型，並根據圖的性質進行分析。； ） c 規劃論模型； d 微分方程模型（指的是在所研究的現象或過程中取一區域性或一瞬間，然後找出有關變數和未知變數的微分（或差分） 之間的關係，從而獲得系統的數學模型。
； ） e 最優控制模型； f 隨機模型（是根據概率論的方法討論描述隨機現象的數學模型。； ） g 模擬模型（是用其他現象或過程來描述所研究的現象或過程，與哦那個模型的性質來代表原來的性質。。 ） ⅲ 按照模型的應用領域來分：
a 人口模型；b 交通模型；c 環境模型；d 生態模型；e 水資源模型；f 再生資源利用模型；g 電氣系統模型；h 傳染病模型；i 汙染模型等。 ⅳ 按照模型的特徵來分： a 靜態模型和動態模型； b 確定性模型（系統有確定輸入時，系統的輸出也是確定的，這樣的系統稱為確定系統，它的數學模型為確定模型）和隨機模型（系統是輸入是確定的，得到的輸出是不確定的） ； c 離散模型（系統是有關變數是離散變數）和連續模型（系統的有關變數是聯絡變數） ； d 線性模型（系統輸入和輸出呈線性關係）和非線性模型（系統輸入與輸出呈非線性關係） 。
ⅴ 按照對模型結構了解程度可以分為：a 白箱模型；b 灰箱模型；c 黑箱模型。它們分別代表人們對原型的內在機理了解清楚、不太清楚、不清楚。
5 數學模型的根本作用：在於它將客觀原型進行抽象和簡化。 數學模型的根本作用：
6 一門學科精密化和科學化的重要表現之一重要表現之一便是能夠採用精密的數學語言來分析和描述。 重要表現之一 7 數學建模：是構造刻畫客觀事物原型的模型並用以分析、研究和解決實際問題的一種科學方法。
數學建模： 8 數學建模不僅不僅是一種定量解決實際問題的科學方法，而且而且還是一種從無到有的創新活動過程。 不僅而且
9 按照建模過程，建模基本步驟如下：a 建模準備（是確立建模課題的過程） 建模假設（建立模型最關鍵的一步） 按照建模過程，建模基本步驟如下： ；b ； c 構造模型；d 模型求解；e 模型分析；f 模型檢驗；g 模型應用（是數學建模的宗旨） 。
10 假設合理性原則有以下幾點：a 目的性原則：從原型中抽象出與建模目的有關的因素，簡化那些與建模目的無關的假設合理性原則有以下幾點：
或關係不大的因素；b 簡單性原則：所給出的假設條件要簡單、準確，有利於構造模型；c 真實性原則：假設要科學， 簡化帶來的誤差應滿足實際問題所能允許的誤差範圍；d 全面性原則：
對事物原型本身作出假設的同時，還要給出原型所處的環境條件。
11 固體受到輻照後產生的效應主要有三種：a 電離；b 蛻變；c 離位。 固體受到輻照後產生的效應
12 常用的數學建模方法常用的數學建模方法：a 理論分析法；b 模擬方法；c 模擬分析法；d 資料分析法。
13 理論分析法：是指應用自然科學中的定理和定律，對被研究系統的有關因素進行分析、演繹、歸納，從而建立系統理論分析法： 的數學模型。
14 lsing 模型：20 世紀 20 年代 與 提供了一種用以解釋鐵磁相變的簡化統計模型，稱為 lsing 模型。 模型：
15 模擬分析法中模擬的條件：若兩個不同的系統，可以用同一形式的數學模型來描述，則此兩個系統就可以互相模擬。 模擬分析法中模擬的條件：
模擬分析法是根據兩個（或兩類）系統某些屬性或關係的相似，去猜想兩者的其他屬性或關係也可能相似的一種方法。 16 霍爾-配奇公式霍爾-配奇公式： 17.
資料分析法：當系統的結構性質不大清楚，無法從理論分析中得出系統的規律，也不便模擬分析，但有若干表徵系資料分析法： 資料分析法統規律、描述系統狀態的資料可利用時，就可以通過描述系統功能的資料分析來連線系統的結構模型。
回歸分析是處理此類問題的有利工具。 18.求一條通過或接近一組資料點的曲線，這一過程叫曲線擬合曲線擬合，而表示曲線的數學式稱為回歸方程回歸方程。
曲線擬合回歸方程2第二章材料科學研究中常用的數值分析方法差分法：以差分代替微分，對基本方程離散，建立以節點引數為未知量的線性方程組，而求得近似解。優點：
線性方優點： 差分法優點程組的計算格式比較簡單不足：差分格式大多採用正方形、矩形和正三角形。
不足： 不足有限元法：對連續體本身進行離散，根據變分原理求解問題。
優點：適合於各種複雜形狀和複雜邊界條件的數值計算優點： 有限元法優點不足：
不足：計算過程複雜。
1 常用的數值分析法大致可以分為數值分析法大致可以分為：a 有限差分法（是數值計算中應用非常廣泛的一種方法） 有限元法。 ；b 數值分析法大致可以分為
2 有限差分法：其實質是一有限差分代替無限微分、以差分代數方程代替微分方程、以數值計算代替數學推導的過程， 有限差分法： 從而將連續函式離散化，以有限的、離散的數值代替連續的函式分布。
3 有限差分法的主要步驟： 有限差分法的主要步驟： a 構成差分格式（首先選擇網格布局、差分形式和步長；其次，以有限差分代替無限微分。。
） b 求解差分方程： 差分方程通常是一組數量較多的線性代數方程。 （求解方法：
精確法 （直接法） 即消元法； ， 近似法 （間接法） ，即迭代法，其中又包括鬆弛法與超鬆弛法）（建立差分方程是有限差分法的關鍵環節 。 ； 建立差分方程是有限差分法的關鍵環節） 建立差分方程 c 對所得到的數值解進行精度與收斂性分析和檢驗。 差分方程的建立：
1）合理選擇網格布局及步長；2）將微分方程轉化為差分方程： 差分：包括：
a 向前差分差分方程的建立b 向後差分c 中心差分差商：---對直角座標系，一階差商： 二階差商：
4 匯出差分方程的途徑有：a 從微分方程出發，以泰勒級數截斷，從有限差分的數學含義去建立有限差分和差分方程； 匯出差分方程的途徑有： b 是從由網格所劃分的單元體的能量平衡分析出發，由積分方程去建立差分方程，該方法又稱單元體平衡法。
5 離散化網格的選擇有兩種方法：a 物理劃分法。這種方法是根據問題的物理特性劃分；b 幾何區域形狀為依據劃分。 散化網格的選擇有兩種方法：
6 步長步長：在有限差分方法中，將離散化後各相鄰離散點之間的距離，或離散化單元的長度稱為步長。步長的大小可以說常量，也可以說變數。
區域的離散：將幾何連續點的區域用一些列網格線分割開，形成一系列單元。節點：
每個單節點： 節點元的中心稱為節點（內節點、邊界節點） 時域的離散：非穩態問題將時間分割成時間段。
時間步長：每個計算時間間 。時域的離散時域的離散：
時間步長： 時間步長隔的長短。
計算機在材料科學與工程中的應用 2
12材料科學與工程玉天雪 21207061058 計算機作為現代工具在材料科學與工程中的應用越來越廣泛，極大地促進材料科學與工程研究的深入和發展。在這學期的學習中，我學習到了不少關於計算機在材料科學與工程的應用的知識，提高了我的實際操作計算機應用的能力和運用計算機推進材料研究的創新意識。下面我用所學...
數學建模方法在材料科學中的應用
材料科學作為21世紀的重要基礎科學之一，同樣離不開數學。通過建立適當的數學模型對實際問題進行研究，已成為材料科學研究和應用的重要手段之一。從材料的合成 加工 效能表徵到材料的應用都可以建立相應的數學模型。在材料工程領域，實驗是非常重要的手段，但現在認為，除了實驗方法之外，數學模型也起著同樣重要的作用...
計算機模擬在發光材料中的應用
河北理工大學研究生學院，河北唐山 063009 摘要 本文針對近些年計算機模擬技術在發光材料中的重要作用,介紹了它的研究範疇和技術型別,及其在研究材料的合成和製備 效能測試和分析中的應用。關鍵字 發光材料，計算機模擬，結構與效能 隨著現代高新技術的發展,對材料效能的要求已經越來越高,因此，對材料科學...