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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