《材料現(xiàn)代設計理論與方法》主要介紹材料現(xiàn)代設計原理、方法、計算技術和應用，由9章正文和9個專題組成。設計理論包括現(xiàn)代電子理論，現(xiàn)代化學鍵理論，分子動力學基礎，高分子材料設計基礎，復合材料設計基礎，陶瓷材料設計基礎；設計方法與計算技術包括蒙特卡羅方法，分子動力學模擬計算技術，材料設計專家系統(tǒng)。9個專題包括合金設計方法與應用，金屬凝固組織與凝固過程模擬，多晶材料晶粒生長的蒙特卡羅模擬，分子動力學計算與模擬技術應用，人工神經(jīng)網(wǎng)絡在材料設計中的應用，梯度功能材料設計，多層吸波材料的計算和設計，三維編織復合材料性能預報等。
《材料現(xiàn)代設計理論與方法》是高等學校材料科學與工程類各專業(yè)高年級本科生、研究生的教學參考書，也是相關專業(yè)工程技術人員的參考書。
本書是根據(jù)教育部1998年調(diào)整的專業(yè)目錄和全國材料科學與工程專業(yè)教學指導委員會的精神編寫的，是材料科學與工程系列教材（二）中的一種。在編寫過程中，始終貫徹寬口徑為主、夠用為度、刪繁就簡的原則，著重介紹材料設計原理、方法、計算技術和應用等內(nèi)容，力求使理論性、系統(tǒng)性、實用性融為一體。
本書分3篇，由9章正文和9個專題組成。第1章簡要介紹現(xiàn)代電子理論，包括原子間相互作用、自由電子近似、能帶理論、密度泛函理論等；第2章介紹現(xiàn)代化學鍵理論，主要內(nèi)容為單組態(tài)的價鍵理論和多組態(tài)的價鍵理論；第3章簡要介紹分子動力學基礎，包括平衡態(tài)分子動力學模擬理論和非平衡態(tài)分子動力學模擬；第4章和第5章介紹高分子材料設計和纖維增強復合材料設計的力學基礎和層合板復合材料的結(jié)構(gòu)設計方法；第6章介紹陶瓷材料設計基礎、陶瓷的組分優(yōu)化和相結(jié)構(gòu)設計思想；第7～9章分別介紹了蒙特卡羅方法、分子動力學模擬計算技術、材料設計專家系統(tǒng)等。9個材料計算設計專題匯集了合金設計、金屬凝固模擬、晶粒生長模擬、分子動力學模擬、人工神經(jīng)網(wǎng)絡應用、梯度功能材料設計、吸波材料設計、三維編織復合材料性能預報、材料科學中的第一性原理計算等內(nèi)容。
本書緒論由李青山編寫；第1章1.1～1.3節(jié)由楊尚林編寫；第1章1.4～1.6節(jié)，第2章、第3章、第9章和專題4至7由曹茂盛編寫；第4章、第5章、第7章、第8章和專題8由黃龍男編寫；第6章和專題1至3由陳錚編寫；專題9由楊慶祥編寫。全書由曹茂盛統(tǒng)編定稿，由楊慶祥、李青山審。
由于編者水平有限，懇請廣大讀者對本書疏漏及不當之處予以指正。
緒論 材料設計研究進展
第1篇 材料現(xiàn)代設計理論
第1章 現(xiàn)代電子理論
1．1 原子間的相互作用及自由電子近似
1．2 近自由電子近似
1．3 布里淵區(qū)理論
1．4 第一原理與密度泛函思想
1．5 Thomas-Fermi理論與Kohn-Sham泛函
1．6 原子的作用力
第2章 現(xiàn)代化學鍵理論
2．1 Heitler-London方法
2．2 單組態(tài)的價鍵理論
2．3 多組態(tài)的價鍵理論
第3章 分子動力學基礎
3．1 分子動力學的基本原理及特點
3．2 平衡態(tài)分子動力學模擬理論
3．3 非平衡態(tài)分子動力學模擬
第4章 高分子材料設計基礎
4．1 高分子設計概論
4．2 高分子材料的性質(zhì)
4．3 高分子設計的理論基礎
4．4 高分子設計方法
第5章 復合材料設計基礎
5．1 復合材料設計概述
5．2 連續(xù)纖維增強塑料力學基礎
5．3 短纖維增強復合材料的特性
5．4 預測顆粒增強復合材料的強度
第6章 陶瓷材料設計基礎
6．1 陶瓷設計概述
6．2 陶瓷組分優(yōu)化設計
6．3 陶瓷韌化設計
第2篇 材料設計方法與計算技術
第7章 蒙特卡羅方法
7．1 蒙特卡羅方法概述
7．2 隨機數(shù)與偽隨機數(shù)
7．3 任意分布的偽隨機變量的抽樣
7．4 蒙特卡羅計算中減少方差的技巧
第8章 分子動力學模擬計算技術
8．1 運動方程的數(shù)值解法
8．2 分子動力學模擬的一般步驟
8．3 平衡態(tài)分子動力學模擬
8．4 量子分子動力學方法
第9章 材料設計專家系統(tǒng)
9．1 專家系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)
9．2 專家系統(tǒng)的構(gòu)建
9．3 PZT專家系統(tǒng)
第3篇 材料計算設計專題匯編
專題1 合金設計方法及應用
1 合金設計方法與步驟
2 合金力學性能預測
3 合金的計算設計
專題2 金屬凝固組織與凝固過程模擬
1 金屬凝固組織的計算和仿真
2 鑄坯凝固過程計算和模擬
3 金屬形成過程組織演變的Cellular-Automation模擬
專題3 多晶材料晶粒生長的蒙特卡羅模擬
1 引言
2 正常晶粒生長模擬
3 異常晶粒生長模擬
專題4 分子動力學計算與模擬技術應用
1 球形分子液體的模擬
2 NiAl應力誘發(fā)馬氏體的模擬
3 分子動力學計算在材料科學中的應用
……
參考文獻
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