计算机在材料科学与工程中的应用(高等学校教材)

第1章绪论 1
1．1材料科学与工程的概念 1
1．1．1材料的作用及分类 1
1．1．2材料科学与工程的内容 1
1．2计算机在材料科学与工程中的应用简介 2
1．2．1用于新材料和新合金的设计 2
1．2．2用于材料科学研究中的模拟 3
1．2．3用于材料工艺过程的优化及自动控制 5
1．2．4用于材料组成和微观结构的表征 5
1．2．5用于数据和图像处理及其他 5
第2章材料科学与工程中数据的计算机处理 7
2．1数据处理的基本理论 7
2．1．1曲线拟合与*小二乘法 7
2．1．2插值法 17
2．2Origin软件在数据处理中的应用 18
2．2．1Origin软件介绍 18
2．2．2Origin在数据处理中的应用实例 18
2．3Excel软件在数据处理中的应用 28
2．3．1计算功能 28
2．3．2参数估计 30
思考题与上机操作实验题 35
第3章数学模型的建立及数值求解 39
3．1数学模型介绍 39
3．1．1数学模型的含义 39
3．1．2数学模型的分类 39
3．1．3数学模型的建立步骤 40
3．1．4其他概念 41
3．2数学模型的建立方法及实例 41
3．2．1理论分析法 41
3．2．2数值模拟的方法 43
3．2．3类比分析法 47
3．2．4数据分析法 49
3．2．5利用计算机软件（Origin软件）建立数学模型 50
3．3数学模型的数值求解 53
3．3．1常用的计算方法 54
3．3．2有限差分法 58
3．3．3有限元法 64
思考题与上机操作实验题 78
第4章材料科学与工程中典型物理场的数值模拟 79
4．1温度场数学模型及求解 79
4．1．1温度场的基本知识 79
4．1．2温度场数学模型的建立 82
4．1．3温度场的有限差分求解 86
4．2铸件充型过程的通用数学模型 100
4．3浓度场的通用数学模型与计算 102
4．3．1菲克**定律 102
4．3．2菲克第二定律 103
4．3．3渗碳浓度场的有限差求解 103
思考题与上机操作实验题 110
第5章ANSYS软件及其在材料科学与工程中的应用 112
5．1ANSYS软件介绍 112
5．2ANSYS在材料科学与工程中的应用实例 113
5．2．1铸件温度场分布及模具内部应力场分布 113
5．2．2热处理淬火过程的温度场模拟 118
5．2．3热喷涂过程的温度场和应力场分析 126
5．2．4铝材挤压过程的应力应变分析 131
5．2．5焊接过程中的应力和变形分析 138
思考题与上机操作实验题 158
第6章计算机在相图计算及材料设计中的应用 162
6．1相图计算的理论及实践 162
6．1．1相图计算过程及特点 162
6．1．2THERMO-CALC相图计算软件介绍及使用 164
6．2材料设计的理论及实践 167
6．2．1材料设计介绍 167
6．2．2Materialstudio软件及其在材料设计中的应用 172
思考题与上机操作实验题 176
第7章数据库及专家系统在材料科学与工程中的应用 177
7．1数据库在材料科学与工程中的应用 177
7．1．1数据库的组成与结构 177
7．1．2材料科学与工程数据库的发展 178
7．2专家系统及其在材料科学与工程中的应用 179
7．2．1专家系统基本知识 179
7．2．2材料科学与工程中的部分专家系统介绍 181
思考题 185
第8章人工神经网络及Matlab软件在材料科学与工程中的应用 186
8．1人工神经网络与Matlab软件简介 186
8．1．1人工神经网络介绍 186
8．1．2线性神经网络 189
8．1．3BP神经网络 190
8．2Matlab软件在材料科学与工程中的应用 193
8．2．1数表公式化——曲线拟合 193
8．2．2焊接神经网络模型建立 194
8．2．3混凝土板瞬态温度场算法分析 195
思考题 199
第9章材料加工成形过程的计算机模拟 200
9．1概述 200
9．2MoldFlow塑料注塑成形过程模拟软件介绍及使用 201
9．2．1MoldFlow软件介绍 201
9．2．2MoldFlow软件操作步骤及分析实例 202
9．3Deform体积成形分析软件介绍及使用 208
9．3．1Deform分析软件介绍 208
9．3．2Deform软件操作步骤及实例 209
9．4ProCAST铸造成形过程模拟软件介绍及使用 217
9．4．1ProCAST软件介绍 217
9．4．2ProCAST软件的操作步骤 220
9．4．3ProCAST软件应用实例 224
思考题与上机操作实验题 229
参考文献 230