《材料學(xué)的多尺度模擬與應(yīng)用》側(cè)重介紹凝固、形變、再結(jié)晶、低維材料行為等材料科學(xué)與工程領(lǐng)域典型過(guò)程的多尺度模擬方法、理論及應(yīng)用，對(duì)涉及的溫度場(chǎng)、應(yīng)力-應(yīng)變場(chǎng)、位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)和微觀組織演變等的數(shù)理建模、模擬計(jì)算及人工智能應(yīng)用等進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹，涉及宏觀至電子各（多）尺度上的建模和模擬方法。《材料學(xué)的多尺度模擬與應(yīng)用》主要內(nèi)容如下：緒論、金屬塑性成形過(guò)程的智能分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)、合金凝固過(guò)程的多尺度模擬、形變?cè)俳Y(jié)晶過(guò)程的多尺度模擬、位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)過(guò)程的多尺度模擬、合金微形變的多尺度模擬、薄膜沉積生長(zhǎng)和刻蝕反應(yīng)的模擬。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
參考文獻(xiàn) 5
第2章 金屬塑性成形過(guò)程的智能分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) 7
2.1 塑性變形力學(xué)基礎(chǔ) 7
2.1.1 基礎(chǔ)變量及其表示方法 7
2.1.2 靜力平衡方程和幾何方程 9
2.1.3 塑性本構(gòu)方程 11
2.2 有限元智能分析理論及方法 21
2.2.1 有限元分析基本理論 21
2.2.2 深度學(xué)習(xí)在材料研究領(lǐng)域的應(yīng)用原理 29
2.2.3 基于有限元的智能建模與連軋過(guò)程優(yōu)化設(shè)計(jì) 38
參考文獻(xiàn) 43
第3章 合金凝固過(guò)程的多尺度模擬 45
3.1 多尺度模擬概述 45
3.2 合金凝固溫度場(chǎng)數(shù)理模型及模擬 50
3.2.1 合金凝固溫度場(chǎng)數(shù)理模型 50
3.2.2 半連續(xù)鑄造溫度場(chǎng)數(shù)值模擬 58
3.3 凝固組織演變模擬方法及理論 65
3.3.1 液固相變的三維元胞自動(dòng)機(jī)模型 66
3.3.2 微觀組織演變數(shù)理模型 68
3.4 凝固組織演變的三維并行多尺度模擬 89
3.4.1 半固態(tài)鋁銅合金漿料的微觀組織演變 90
3.4.2 大型鑄錠凝固過(guò)程的微觀組織演變 93
參考文獻(xiàn) 94
第4章 形變?cè)俳Y(jié)晶過(guò)程的多尺度模擬 99
4.1 再結(jié)晶概論 99
4.1.1 影響再結(jié)晶的主要因素 100
4.1.2 再結(jié)晶基本理論 104
4.2 再結(jié)晶組織演變模型 110
4.2.1 形核模型 111
4.2.2 晶核長(zhǎng)大模型 115
4.2.3 晶粒長(zhǎng)大模型 115
4.2.4 微觀組織演變的二維元胞自動(dòng)機(jī)模型 116
4.3 形變?cè)俳Y(jié)晶過(guò)程的多尺度模擬實(shí)例 118
4.3.1 金屬塑性變形的數(shù)值模擬 119
4.3.2 再結(jié)晶組織演變的數(shù)值模擬 122
參考文獻(xiàn) 126
第5章 位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)過(guò)程的多尺度模擬 129
5.1 位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)基本理論 129
5.1.1 非線性系統(tǒng)基本方程 129
5.1.2 位錯(cuò)組態(tài)演化模型 131
5.1.3 演化模型的線性穩(wěn)定性分析 134
5.1.4 演化模型應(yīng)用亞微米晶流變應(yīng)力預(yù)測(cè) 136
5.2 位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)的多尺度模擬 138
5.2.1 位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)的數(shù)值模擬概況 139
5.2.2 位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)的多尺度模擬原理及方法 141
5.2.3 離散位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)模型 144
5.2.4 離散位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)多尺度模擬的實(shí)現(xiàn) 153
參考文獻(xiàn) 159
第6章 合金微形變的多尺度模擬 162
6.1 微形變和合金化理論概述 162
6.1.1 元素合金化理論 162
6.1.2 合金微形變 163
6.2 電子/原子層次模擬方法及理論 171
6.2.1 分子動(dòng)力學(xué)方法及理論 171
6.2.2 性原理計(jì)算方法及理論 177
6.3 合金微形變電子/原子層次模擬的多尺度模擬實(shí)例 189
6.3.1 TiAl合金剪切變形和結(jié)構(gòu)演化的多尺度模擬 190
6.3.2 P在Cu晶界上的偏聚對(duì)拉伸特性的影響 198
6.3.3 合金形變模擬在材料領(lǐng)域的其他若干關(guān)鍵應(yīng)用 204
參考文獻(xiàn) 205
第7章 薄膜沉積生長(zhǎng)和刻蝕反應(yīng)的模擬 209
7.1 薄膜沉積生長(zhǎng)和刻蝕反應(yīng)理論概述 209
7.1.1 薄膜沉積生長(zhǎng)研究進(jìn)展及理論 209
7.1.2 分子反應(yīng)力場(chǎng)方法及理論 213
7.1.3 反應(yīng)力場(chǎng)理論基礎(chǔ) 216
7.2 氧化物薄膜沉積生長(zhǎng)模擬實(shí)例 217
7.2.1 O/Zn比對(duì)氧化物薄膜沉積生長(zhǎng)過(guò)程的影響 217
7.2.2 襯底溫度對(duì)氧化物薄膜沉積生長(zhǎng)過(guò)程的影響 223
7.3 金屬襯底/薄膜在特定氣氛中的刻蝕反應(yīng)模擬實(shí)例 225
7.3.1 Al-F反應(yīng)力場(chǎng)參數(shù)的優(yōu)化研究 226
7.3.2 Al襯底在F2中的刻蝕反應(yīng)研究 230
7.3.3 刻蝕反應(yīng)模擬在材料領(lǐng)域的其他若干關(guān)鍵應(yīng)用 235
參考文獻(xiàn) 236
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