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材料計(jì)算設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 版權(quán)信息
- ISBN：9787576708592
- 條形碼：9787576708592 ; 978-7-5767-0859-2
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
材料計(jì)算設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 內(nèi)容簡介
本書以從納觀到介觀、微觀、宏觀的尺度變化為主線，依次介紹了**性原理計(jì)算、分子力學(xué)，分子動力學(xué)、蒙特卡洛方法、元胞白動機(jī)，相場模擬、分形滲流，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器學(xué)習(xí)等內(nèi)容。以知識與案例結(jié)合，理論與應(yīng)用結(jié)合為特色。
材料計(jì)算設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 目錄
第1章緒論……………………………………………………………………………………1
1.1概述 …………………………………………………………………………………1
1.2材料計(jì)算設(shè)計(jì)分類及層次 …………………………………………………………5
1.3材料模擬計(jì)算的基本過程 …………………………………………………………6
1.4材料計(jì)算設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)及典型應(yīng)用 ……………………………………………8
第2章量子化學(xué)從頭計(jì)算 …………………………………………………………………13
2.1概述………………………………………………………………………………13
2.2量子力學(xué)基礎(chǔ)………………………………………………………………………13
2.3單電子原子…………………………………………………………………………20
2.4多電子系統(tǒng)波函數(shù)形式和斯萊特行列式………………………………………23
2.5多電子系統(tǒng)的能量…………………………………………………………………25
2.6哈特里一福克方程…………………………………………………………………31
2.7羅特漢一霍爾方程和求解…………………………………………………………34
2.8利用從頭計(jì)算計(jì)算分子性能………………………………………………………43
第3章密度泛函理論 ………………………………………………………………………46
3.1密度泛函理論簡介…………………………………………………………………46
3.2霍恩伯格一科恩定理…………………………………………………………………46
3.3科恩一沈方程……………………………………………………………………47
3.4自旋極化密度泛函理論………………………………………………………………49
3.5局域密度近似與交換關(guān)聯(lián)函數(shù)…………………………………………………49
3.6科恩一沈方程的解法……………………………………………………………53
第4章固體能帶理論 …………………………………………………………………………55
4.1布洛赫定理與固體能帶理論……………………………………………………55
4.2費(fèi)米能和態(tài)密度………………………………………………………………………59
4.3近自由電子方法………………………………………………………………………63
4.4緊束縛方法…………………………………………………………………………64
4.5平面波法和正交化平面波法……………………………………………………68 4.6 贗勢法…………………………………………………………………………71
第5章 **性原理計(jì)算在材料研究中的應(yīng)用 ……………………………………………75
5.1 常用的**性原理計(jì)算軟件………………………………………………………75
5.2 **性原理在材料研究中的應(yīng)用………………………………………………76
第6章 原子間相互作用與分子力場 …………………………………………………89
6.1 概述……………………………………………………………………………89
6.2 原子間相互作用勢的確定方法與分類…………………………………………97
6.3 常用經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)勢函數(shù)形式 ……………………………………………101
6.4 分子力場的分類與發(fā)展 ……………………………………………………108
第7章 分子力學(xué)與材料結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)…………………………………………………111 7.1 分子力學(xué)基本原理 ……………………………………………………………111
7.2 分子力學(xué)的發(fā)展概況 ……………………………………………………………113
7.3 分子力學(xué)模擬的步驟 …………………………………………………………114
7.4 能量極小化算法 ……………………………………………………………116
7.5 分子力學(xué)模擬的特點(diǎn) ……………………………………………………………123
7.6 常見力場與分子模擬軟件 ……………………………………………………124
7.7 分子力學(xué)模擬的應(yīng)用 ………………………………………………………………125
第8章 分子動力學(xué)與結(jié)構(gòu)變化過程模擬………………………………………………131
8.1 分子動力學(xué)基本原理 …………………………………………………………131
8.2 分子動力學(xué)模擬計(jì)算過程 ………………………………………………………133
8.3 分子動力學(xué)算法 …………………………………………………………………137
8.4 分子動力學(xué)模擬結(jié)果的分析 ……………………………………………………141
8.5 分子動力學(xué)發(fā)展和局限性 ………………………………………………………143
8.6 分子動力學(xué)的應(yīng)用 ………………………………………………………………143
第9章 蒙特卡洛方法與材料計(jì)算設(shè)計(jì)……………………………………………………150
9.1 蒙特卡洛方法簡史 …………………………………………………………150
9.2 蒙特卡洛方法基本原理 …………………………………………………………157
9.3 隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生 ………………………………………………………………………158
9.4 隨機(jī)抽樣方法 ………………………………………………………………………160
9.5 無規(guī)則行走模擬 …………………………………………………………………164
9.6 Metropolis 蒙特卡洛方法 ………………………………………………………165
9.7 q態(tài)波茨模型 ………………………………………………………………………170
9.8 晶粒長大與非勻相轉(zhuǎn)變的蒙特卡洛模擬 ……………………………………174 第10章 元胞自動機(jī) ………………………………………………………………………186
10.1 元胞自動機(jī)的定義………………………………………………………………186
10.2 常用元胞自動機(jī)…………………………………………………………………186
10.3 元胞自動機(jī)的構(gòu)成…………………………………………………………………187
10.4元胞自動機(jī)的分類………………………………………………………………192
10.5 元胞自動機(jī)與波茨型蒙特卡洛自旋模型………………………………………193
10.6概率性元胞自動機(jī)………………………………………………………………194
10.7晶格氣元胞自動機(jī)………………………………………………………………195
10.8 非平衡現(xiàn)象模擬…………………………………………………………………197
10.9 確定性元胞自動機(jī)解法…………………………………………………………199
第11章 相場動力學(xué)與材料微觀組織模擬 ……………………………………………202
11.1 概述……………………………………………………………………………202
11.2 擴(kuò)散相變理論…………………………………………………………………205
11.3 連續(xù)相場動力學(xué)…………………………………………………………………208
11.4 微觀相場動力學(xué)…………………………………………………………………214
11.5 相場動力學(xué)模擬過程與典型應(yīng)用……………………………………………214
第12章 分形滲流理論與材料顯微組織模擬設(shè)計(jì) ……………………………………226
12.1 分形的概念及特點(diǎn)………………………………………………………………227
12.2 分形維數(shù)的定義與計(jì)算方法…………………………………………………229
12.3 逾滲理論與模型…………………………………………………………………238
12.4 分形與逾滲模型在材料微觀組織模擬中的應(yīng)用……………………………253
第13章 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器學(xué)習(xí)模型 ………………………………………………266
13.1數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)模型概述……………………………………………………………267
13.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)………………………………………………………………269
13.3深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器學(xué)習(xí)模型………………………………………………282
13.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用……………………………………………284
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………………291
附錄 部分彩圖…………………………………………………………………………………295
1.1概述 …………………………………………………………………………………1
1.2材料計(jì)算設(shè)計(jì)分類及層次 …………………………………………………………5
1.3材料模擬計(jì)算的基本過程 …………………………………………………………6
1.4材料計(jì)算設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)及典型應(yīng)用 ……………………………………………8
第2章量子化學(xué)從頭計(jì)算 …………………………………………………………………13
2.1概述………………………………………………………………………………13
2.2量子力學(xué)基礎(chǔ)………………………………………………………………………13
2.3單電子原子…………………………………………………………………………20
2.4多電子系統(tǒng)波函數(shù)形式和斯萊特行列式………………………………………23
2.5多電子系統(tǒng)的能量…………………………………………………………………25
2.6哈特里一福克方程…………………………………………………………………31
2.7羅特漢一霍爾方程和求解…………………………………………………………34
2.8利用從頭計(jì)算計(jì)算分子性能………………………………………………………43
第3章密度泛函理論 ………………………………………………………………………46
3.1密度泛函理論簡介…………………………………………………………………46
3.2霍恩伯格一科恩定理…………………………………………………………………46
3.3科恩一沈方程……………………………………………………………………47
3.4自旋極化密度泛函理論………………………………………………………………49
3.5局域密度近似與交換關(guān)聯(lián)函數(shù)…………………………………………………49
3.6科恩一沈方程的解法……………………………………………………………53
第4章固體能帶理論 …………………………………………………………………………55
4.1布洛赫定理與固體能帶理論……………………………………………………55
4.2費(fèi)米能和態(tài)密度………………………………………………………………………59
4.3近自由電子方法………………………………………………………………………63
4.4緊束縛方法…………………………………………………………………………64
4.5平面波法和正交化平面波法……………………………………………………68 4.6 贗勢法…………………………………………………………………………71
第5章 **性原理計(jì)算在材料研究中的應(yīng)用 ……………………………………………75
5.1 常用的**性原理計(jì)算軟件………………………………………………………75
5.2 **性原理在材料研究中的應(yīng)用………………………………………………76
第6章 原子間相互作用與分子力場 …………………………………………………89
6.1 概述……………………………………………………………………………89
6.2 原子間相互作用勢的確定方法與分類…………………………………………97
6.3 常用經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)勢函數(shù)形式 ……………………………………………101
6.4 分子力場的分類與發(fā)展 ……………………………………………………108
第7章 分子力學(xué)與材料結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)…………………………………………………111 7.1 分子力學(xué)基本原理 ……………………………………………………………111
7.2 分子力學(xué)的發(fā)展概況 ……………………………………………………………113
7.3 分子力學(xué)模擬的步驟 …………………………………………………………114
7.4 能量極小化算法 ……………………………………………………………116
7.5 分子力學(xué)模擬的特點(diǎn) ……………………………………………………………123
7.6 常見力場與分子模擬軟件 ……………………………………………………124
7.7 分子力學(xué)模擬的應(yīng)用 ………………………………………………………………125
第8章 分子動力學(xué)與結(jié)構(gòu)變化過程模擬………………………………………………131
8.1 分子動力學(xué)基本原理 …………………………………………………………131
8.2 分子動力學(xué)模擬計(jì)算過程 ………………………………………………………133
8.3 分子動力學(xué)算法 …………………………………………………………………137
8.4 分子動力學(xué)模擬結(jié)果的分析 ……………………………………………………141
8.5 分子動力學(xué)發(fā)展和局限性 ………………………………………………………143
8.6 分子動力學(xué)的應(yīng)用 ………………………………………………………………143
第9章 蒙特卡洛方法與材料計(jì)算設(shè)計(jì)……………………………………………………150
9.1 蒙特卡洛方法簡史 …………………………………………………………150
9.2 蒙特卡洛方法基本原理 …………………………………………………………157
9.3 隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生 ………………………………………………………………………158
9.4 隨機(jī)抽樣方法 ………………………………………………………………………160
9.5 無規(guī)則行走模擬 …………………………………………………………………164
9.6 Metropolis 蒙特卡洛方法 ………………………………………………………165
9.7 q態(tài)波茨模型 ………………………………………………………………………170
9.8 晶粒長大與非勻相轉(zhuǎn)變的蒙特卡洛模擬 ……………………………………174 第10章 元胞自動機(jī) ………………………………………………………………………186
10.1 元胞自動機(jī)的定義………………………………………………………………186
10.2 常用元胞自動機(jī)…………………………………………………………………186
10.3 元胞自動機(jī)的構(gòu)成…………………………………………………………………187
10.4元胞自動機(jī)的分類………………………………………………………………192
10.5 元胞自動機(jī)與波茨型蒙特卡洛自旋模型………………………………………193
10.6概率性元胞自動機(jī)………………………………………………………………194
10.7晶格氣元胞自動機(jī)………………………………………………………………195
10.8 非平衡現(xiàn)象模擬…………………………………………………………………197
10.9 確定性元胞自動機(jī)解法…………………………………………………………199
第11章 相場動力學(xué)與材料微觀組織模擬 ……………………………………………202
11.1 概述……………………………………………………………………………202
11.2 擴(kuò)散相變理論…………………………………………………………………205
11.3 連續(xù)相場動力學(xué)…………………………………………………………………208
11.4 微觀相場動力學(xué)…………………………………………………………………214
11.5 相場動力學(xué)模擬過程與典型應(yīng)用……………………………………………214
第12章 分形滲流理論與材料顯微組織模擬設(shè)計(jì) ……………………………………226
12.1 分形的概念及特點(diǎn)………………………………………………………………227
12.2 分形維數(shù)的定義與計(jì)算方法…………………………………………………229
12.3 逾滲理論與模型…………………………………………………………………238
12.4 分形與逾滲模型在材料微觀組織模擬中的應(yīng)用……………………………253
第13章 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器學(xué)習(xí)模型 ………………………………………………266
13.1數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)模型概述……………………………………………………………267
13.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)………………………………………………………………269
13.3深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器學(xué)習(xí)模型………………………………………………282
13.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用……………………………………………284
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………………291
附錄 部分彩圖…………………………………………………………………………………295
展開全部
材料計(jì)算設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 作者簡介
朱景川，工學(xué)博士，哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。兼任四川省天府學(xué)者特聘專家、黑龍江省金屬學(xué)會副理事長、黑龍江省新材料產(chǎn)業(yè)專家委員會委員。兼具裝備制造企業(yè)各部門六年工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，基于材料數(shù)據(jù)建模、模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的材料基因組創(chuàng)新模式，長期致力于材料產(chǎn)學(xué)研合作與工程應(yīng)用，研發(fā)成功一系列關(guān)鍵工程材料及其熱處理技術(shù)，為航空航天冶金裝備等重點(diǎn)企業(yè)材料技術(shù)難題的解決提供了技術(shù)支撐。獲省部級二等獎2項(xiàng)、省高？萍吉剟(lì)2項(xiàng)；申請國家發(fā)明專利17項(xiàng)（授權(quán)8項(xiàng)）、軟件著作權(quán)3項(xiàng)，專利轉(zhuǎn)化1項(xiàng)。發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，SCI、EI收錄200余篇次；出版專著／教材3部。 劉勇，哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。國家一流本科課程負(fù)責(zé)人、省一流本科課程負(fù)責(zé)人。主持和參與國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等各類科研項(xiàng)目20余項(xiàng)。獲黑龍江省高等教育教學(xué)成果獎4項(xiàng)、中國稀土科學(xué)技術(shù)獎1項(xiàng)、黑龍江省高？茖W(xué)技術(shù)獎1項(xiàng)。發(fā)表SCI論文120余篇；主編教材3部，參編手冊3部。 李明偉，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研究員，博士生導(dǎo)師。承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等國家級項(xiàng)目20余項(xiàng)。獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎1項(xiàng)、黑龍江省科學(xué)技術(shù)獎二等獎1項(xiàng)、省部級技術(shù)發(fā)明獎二等獎1項(xiàng)、省部級科技創(chuàng)新獎一等獎1項(xiàng)。獲授權(quán)國家發(fā)明專利51項(xiàng)；發(fā)表SCI論文70余篇；出版專著1部。
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