计算机在材料科学与工程中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:武汉工大

作者:

出品人:

页数:276

译者:

出版时间:2004-3

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787562920519

丛书系列:

图书标签:

• 材料科学
• 计算机科学
• 材料工程
• 计算材料学
• 模拟
• 建模
• 数据分析
• 机器学习
• 人工智能
• 计算方法

《计算方法在材料科学中的进展》 本书深入探讨了计算方法如何革新材料科学与工程的研究与实践。从基础理论的演进到前沿应用，本书全面梳理了各类计算工具和技术在理解、设计和优化材料性能方面的关键作用。 第一部分：计算方法的基础与发展 本部分首先回顾了材料科学研究中计算方法的历史沿革，重点介绍了量子力学计算方法，如密度泛函理论（DFT），以及其在预测材料电子结构、光学性质和磁学性质方面的强大能力。随后，文章阐述了分子动力学（MD）模拟在研究原子和分子尺度上的动态行为、相变过程以及材料的机械和热学性能中的应用。格点玻尔兹曼方法（LBM）作为一种模拟流体和复杂介质行为的有效工具，也被详细介绍，特别是在多孔材料和界面现象的研究中。此外，蒙特卡洛（MC）方法在模拟统计物理系统、相平衡以及材料缺陷方面的作用也得到了论述。 第二部分：材料设计与性能预测的计算工具 本部分聚焦于具体的计算工具及其在材料设计中的应用。书中详细介绍了各种材料数据库，如AFLOW、Materials Project、ICSD等，以及如何利用这些数据库进行高通量筛选和新材料的发现。机器学习（ML）和人工智能（AI）在材料科学中的兴起被重点讨论，包括如何利用ML模型预测材料性能、加速材料搜索过程，以及构建结构-性能关系模型。例如，神经网络和支持向量机在预测合金强度、催化活性等方面的成功案例被深入分析。 第三部分：计算方法在特定材料领域的应用 本部分将理论与实践相结合，详细展示了计算方法在各类材料领域的具体应用。 金属材料： 重点介绍了DFT和MD模拟在研究金属晶体结构、相变、位错运动、晶界行为以及合金设计中的应用。例如，如何通过计算预测不同合金元素的固溶强化和沉淀强化机制，以及如何模拟材料的疲劳和断裂过程。 半导体材料： 深入探讨了量子化学计算在研究半导体能带结构、载流子输运、光学吸收和发光特性方面的作用。书中还介绍了如何利用计算模拟设计新型半导体器件，如太阳能电池、LED和晶体管。 聚合物材料： 阐述了MD模拟和粗粒化分子动力学（CGMD）在研究聚合物链的构象、动力学、玻璃化转变以及聚合物复合材料中的界面效应。应用实例包括预测聚合物的力学性能、扩散行为以及在药物递送和生物材料中的设计。 陶瓷与复合材料： 重点介绍了第一性原理计算在研究陶瓷晶格动力学、缺陷行为以及界面结合机制中的应用。同时，探讨了有限元分析（FEA）在模拟陶瓷和复合材料的宏观力学性能、热应力以及断裂韧性方面的作用。 纳米材料： 详细介绍了计算方法在研究量子点、纳米线、石墨烯、碳纳米管等纳米材料的电子、光学和催化性能中的作用。例如，如何通过DFT计算预测纳米材料的表面吸附能和反应活性，以及如何利用MD模拟研究纳米材料的组装和自组织行为。 生物材料与仿生材料： 探讨了计算方法在理解蛋白质折叠、药物-靶点相互作用、细胞-材料界面行为以及设计生物相容性材料方面的应用。例如，分子对接和QM/MM方法在药物发现和设计中的应用。 第四部分：计算方法的挑战与未来展望 本部分对计算材料科学的当前挑战进行了总结，包括计算精度与效率的平衡、多尺度模拟的集成、以及复杂材料体系的描述。同时，展望了该领域未来的发展方向，如高通量计算与实验的融合、AI驱动的材料发现、以及在能源、环境和健康等领域的深度应用。本书强调了理论计算与实验验证相结合的重要性，以推动新材料的发现和工程应用的实现。

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我一直对“工程”这个词的实际应用非常关注，尤其是当它与前沿科技结合时。这本书的标题——《计算机在材料科学与工程中的应用》——精准地触及了我感兴趣的几个核心点：计算机的强大计算能力、材料科学的创新潜力以及工程领域的实际落地。我希望这本书能够深入探讨，计算机技术是如何被用来加速新材料的开发，从而推动工程领域的进步。例如，在航空航天、汽车制造、能源等关键行业，对高性能、轻量化、耐高温材料的需求日益增长，我非常想知道计算机是如何通过模拟和预测，帮助科学家和工程师们找到满足这些需求的材料解决方案的。此外，我也对材料的性能退化、寿命预测以及故障诊断等问题感到好奇，希望书中能够介绍计算机如何辅助解决这些工程难题，提高产品的可靠性和安全性。这本书的定位，似乎能让我看到理论研究如何转化为实际的工程效益。

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我一直以来都在寻找一本能够系统性地介绍材料科学前沿研究的书籍，特别是那些能够与最新技术相结合的领域。这本书的题目——《计算机在材料科学与工程中的应用》——立刻吸引了我的注意。我之前接触过一些关于材料性能预测和仿真的文章，但总是觉得不够全面，缺乏一个统一的框架来理解计算机技术是如何渗透到材料科学的各个层面的。我很想知道，这本书是否会深入探讨机器学习和人工智能在发现新材料、优化材料性能方面的潜力，例如如何利用这些技术来加速新合金、新高分子材料的研发过程。同时，我也对虚拟现实和增强现实在材料三维可视化、远程实验指导等方面的应用感到好奇，是否会在书中有所提及。此外，考虑到当前对可持续发展和绿色材料的关注，我希望这本书能够介绍计算机技术如何助力这些领域，比如通过模拟来设计更环保的生产工艺，或者评估材料的生命周期影响。这本书的出现，似乎恰好填补了我在这方面的知识空白。

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这本书的封面设计就足够吸引人，简约而富有科技感，淡蓝色的背景搭配金属质感的电脑和抽象的材料结构图，仿佛预示着一场关于跨学科融合的探索。拿到手里，纸张的触感也相当不错，有一种厚重感，让人觉得内容一定很扎实。我一直对材料科学抱有浓厚的兴趣，但总觉得它离我的日常学习和工作有些距离，特别是如何将其与计算机技术结合，我一直缺乏一个清晰的认识。市面上关于材料科学的书籍不少，但很多都过于理论化，或者只关注某一个细分领域，很少有能像这本书这样，从一个更宏观的视角，将计算机这一强大的工具融入到材料科学的各个环节。我很好奇，书中会如何阐述计算机在材料设计、模拟、表征和制造等方面的具体作用，是否会深入讲解各种算法和软件的应用，又是否会提供一些实际的案例分析，让我能够更好地理解理论与实践的结合。这本书的标题本身就勾勒出了一幅令人兴奋的图景，期待它能打开我认识材料世界的新视角。

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我对材料科学的了解主要停留在基础层面，比如不同材料的性能和用途。然而，近些年来，我开始听到越来越多关于“材料计算”、“材料模拟”的术语，这让我意识到计算机技术正在深刻地改变着这个领域。因此，一本专门介绍《计算机在材料科学与工程中的应用》的书籍，对我来说具有非凡的吸引力。我非常期待这本书能够用通俗易懂的语言，为我这样一个非专业读者解释清楚，计算机究竟是如何“帮助”材料科学的。比如，在材料的设计阶段，计算机是否能够预测材料的属性，而无需进行大量的实验？在材料的制造过程中，计算机又扮演了怎样的角色，能否实现更精准的控制？我希望这本书能够从宏观到微观，逐步深入地介绍这些内容，并且最好能够有一些图示和案例，让我能够更直观地理解。这本书的出现，让我有机会打破知识的壁垒，去了解一个我原本觉得遥不可及的领域。

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作为一名软件工程师，我一直对跨学科的应用场景充满兴趣，特别是当我的技术能够对传统领域产生积极影响时，我会感到格外兴奋。这本书的标题，简单明了地揭示了计算机技术与材料科学与工程之间的联系，这让我产生了极大的好奇。我希望这本书能够提供一些具体的、可操作的例子，说明计算机是如何帮助材料科学家解决实际问题的。例如，我一直对材料结构的模拟和可视化很感兴趣，想知道书中是否会介绍如何利用高性能计算来构建复杂材料的原子模型，并通过图形学技术进行直观展示。另外，在材料的制备和测试过程中，数据采集和分析扮演着越来越重要的角色，我希望书中能够阐述计算机如何优化这些流程，提高效率和精度。更进一步，我也会关注书中是否会涉及计算机在材料缺陷分析、失效预测以及智能制造等方面的应用，这些都是非常具有挑战性且有价值的研究方向，希望能从中获得启发。

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