版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
《材料加工过程宏观模拟(Macro-)微观模拟(Micro-)加工过程(Processing)组织演化(Microstructure)温度场应力场流场浓度场形态应力-应变方程能量方程动量方程连续性方程扩散方程???传导对流辐射????《材料加工过程的数值模拟》其他场
基础知识(2)微观组织数值模拟简介计算材料学简介相变理论基础热力学基础课程安排
相场法(5)
相场法基本原理及其应用沉淀相析出再结晶过程凝固过程
元胞自动机(2)
基本原理模型应用
水平集法(1)基本原理模型应用主要参考书DierkRaabe,ComputationalMaterialsScienceNikolasProvatasandKenElder,
Phase-FieldMethods
inMaterialScience
andEngineering相关最新参考文献微观组织数值模拟简介Whatismicrostructure?Whymodelingandsimulation?AmicrographofbronzerevealingacastdendriticstructureWhatismicrostructure?晶界、晶粒度、亚晶界相(形态、体积分数)晶体结构、晶体缺陷微观组织DendritesEutecticsCellularPeritecticsMicrostructureisimportant.“微观组织”是材料科学的核心。
——剑桥大学教授R.W.Cahn材料在加工和服役过程中的力学性能在很大程度上取决于材料加工过程中形成的微观组织微观组织将物理和化学中的晶体、原子结构及其基本作用规律有机结合在一起——使得材料研究成为一门科学成分-工艺-组织-性能性能是目的,成分是基础,组织是表现形态,工艺是手段TheMaterialsTetrahedronMCFlemings&PraveenChaudhari1989Microstructureisimportant.ThisisanopticalinterferencecontrastmicrographthatwastakenwithaLeicaMEF4AmicroscopeequippedwithaSonyDKC5000Camera..MicrostructureisBeautiful.ZincoxidesinglecrystalsGranulatedSugar白砂糖一种酪酸盐日本-秋山実(MinoruAkiyama)摄影家MicrostructureisBeautiful.酒石酸结晶陨石(Fe-Ni合金)MicrostructureisBeautiful.Thymol一种酚碳化硅MicrostructureisBeautiful.硅钢结晶硅MicrostructureisBeautiful.铸铁Gallium镓MicrostructureisBeautiful.液晶材料金刚石MicrostructureisBeautiful.纳米碳管镁合金表面磷酸盐转化膜MicrostructureisBeautiful.NonlineardynamicsofsandrippleformationMicrostructureisAmazing.Eutecticstructures沙丘vs.共晶雪花vs.枝晶MicrostructureisAmazing.STM
5-foldsurfaceofi-Al-Pd-MnMicrostructureisAmazing.梯田vs.台阶组织云南元阳梯田IslandgrowthonPtsurface
MicrostructureisAmazing.斑纹vs.条带、点状组织螺形位错引力和转动的共同影响下形成星系的螺旋结构MicrostructureisAmazing.星云vs.位错MicrostructureisAmazing.MorphologicalSimilarity
Connections??各种形态的枝晶组织螺旋生长与自然形态Modeling是沟通理论与实验、微观与宏观的桥梁WhyModelingandSimulation?CharacterizationAl-Cu枝晶二维形貌(横/纵截面)Al-Cu合金等温粗化????WhyModelingandSimulation?ScienceUnderstandingPracticeApplicationsMicrostructureModelingofferinsightintothephenomenonofmicrostructureevolution;improveourunderstandingofthephysicsofmaterialsprocessingalloydesign;improvementsincurrenttechnologies;development
ofnewprocesses.WhyModelingandSimulation?计算材料学概述计算材料学简介材料模拟中的多尺度
计算科学
应用科学
计算机硬/软件
数学什么是计算科学?Moore定律(1965):计算机的CPU速度每1.5年增加一倍“科学计算已经是继理论科学、实验科学之后,人类认识与征服自然的第三种科学方法”。计算机软硬件条件的飞速发展为科学计算的广泛应用提供了有力保证。
计算—第三种科学手段计算填补理论分析与实验之间的空白计算使得人们能够深入研究一大批从科学理论分析角度看过于复杂、过于困难,而从科学实验角度看又过于昂贵、过于危险,甚至是无法进行的探索问题计算已成为理论与实验相互补充的第三种手段,已成为人们认识世界的第三只眼睛计算科学至今尚未具备象理论、实验与工程设计那些传统方式可预测的可靠性任何计算模型只是客观真实事物的一个近似AdvantageDisadvantage计算材料学定义计算材料学是近年里飞速发展的一门新兴交叉学科。它综合了凝聚态物理、材料物理学、理论化学、材料力学、工程力学、应用数学、计算机算法等多个相关学科。本学科的目的是利用现代高速计算机,模拟材料的各种物理化学性质,深入理解材料从微观到宏观多个尺度的各类现象与特征,并对于材料的结构和物性进行理论预言,从而达到设计新材料的目的。经验型(炒菜式)智能型(材料设计)
传统的材料研究方法工艺寻优成本控制材料制备性能表征服役行为新材料探索系统集成性能优化……经验积累循环试错以大量的材料制备为中心,强调经验积累;被动的性能表征;经验与不断的循环试错而提高性能:实验寻优。SiliconAgeComputationalMaterialsbyDesignAge计算材料学StoneAgeBronzeAgePlasticAgeIronAgeIndustrialAge通过模型化与计算实现对材料制备、加工、结构、性能和服役表现等参量或过程的定量描述理解材料结构与性能与功能之间的关系设计新材料缩短材料研制周期降低材料制造过程成本“材料设计”是指通过理论与计算预测新材料的组分、结构与性能,或者通过理论设计来“定做”具有特定性能的新材料。计算材料学内涵微观设计层次:空间尺度约在lnm量级,是原子、电子层次的设计;连续模型层次:典型尺度约在1μm量级,这时材料被看成连续介质,不考虑其中单个原子、分子的行为;工程设计层次:尺度对应于宏观材料,涉及大块材料的加工和使用性能的设计研究。材料设计的层次材料的微观结构与性能的关系,从量子化学、固体物理、结构化学等角度探索研制新材料、新物质的新思想和新概念;从相图、热力学和动力学性质出发,探索新型合金、氧化物等新材料及其制备方法的革新;运用模式识别、人工神经网络、支持向量机等数据挖掘方法,结合数据库和知识库,总结材料结构与性能的关系、成分及工艺条件与材料性能或生产技术指标(成品率、能耗等)的关系等规律,用于材料制备和加工的优化。材料设计的层次计算材料学概述计算材料学简介材料模拟中的多尺度Grain/crystalInter-grainslipGrainboundaryTwinsprecipitatesAtomsMeso(介观)Micro(微观)Nano(纳观)Macro(宏观)DifferentScalesMultiscaleModelling&Simulations10-910-610-3100LengthScale,m10-1510-1210-910-610-3100103Time,sAtomisticDislocationsSubstructuresGrain/PhaseMacro-InterfaceFEACellularAutomataPhaseFieldDislocationDynamicsMolecularDynamicsTightBindingAb-InitioPhysicalChemicalBiologicalMechanicalMacroscopic-scale(mm~cm,m)SolidificationGrainstructuresCETPorosity,MacrosegregationShrinkageCavity…Mesoscopic-scale(m~cm)Grainstructures,CETDendritemorphology,SDASEutectic,PeritecticMicrosegregation,Microporosity…Microscopic-scale(nm~m)DendriticgrowthmorphologyTransition/plane-cellular-dendriticEutectic,Peritectic…Nanoscopic-scale(~nm)Nucleation(Clustering)S/LinterfacemorphologyAtomicattachmentDislocationmovement宏观介观微观纳观CAModels
MonteCarloLevelset
MethodStandardTransportMolecularDynamicsAtomisticSimulationFirst
PrinciplePhaseFieldModelsSimulationsofheattransferanddiffusioninnuclearfuelsPhaseFieldsimulationsofvoidformationandevolutionThermo-chemicalmodelsof
oxygendiffusivityMoleculardynamicscalculationsofpointdefectenergyNucleationsites
ElectronicStructureCalculations(DFT)Inter-atomicpotential
parameters
Porosity
D(T,x,p)
多尺度模拟策略Meshingandvirtualexperimentation(OOF)PropertystatisticsPhasefieldmodelThermodynamicvariables(CALPHAD)
MobilitiesInterfacialenergiesNucleationModelsDiffusion
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 广告代理合同标准模板篇
- 开学典礼的演讲稿
- 2023届新高考化学一轮课时跟踪练第9讲物质的量浓度及溶液配制
- 2023届新高考化学一轮复习物质的量学案
- 2025年中国汽车塑料件行业市场竞争格局、行业政策及需求规模预测报告
- 社区网格年终工作总结范文
- 科室内停水停电应急演练预案
- 第一学期五年级班主任年度工作总结
- 糖尿病足外用用药指导
- 2023年舟山岱山医疗健康集团招聘紧缺专业人才考试真题
- (正式版)HGT 6288-2024 聚酯树脂生产用催化剂 三异辛酸丁基锡
- 卡努斯丹之旅-团队协作与跨部门沟通沙盘模拟课程
- 第12课+明朝的兴亡【中职专用】《中国历史》(高教版2023基础模块)
- 2024年城市合伙人合同模板
- 建构区教师介入指导及策略
- GB/T 748-2023抗硫酸盐硅酸盐水泥
- 糖尿病膳食指南2024
- 舞蹈就业能力展示
- 心理委员朋辈心理辅导员培训讲座
- 【共青团工作】2024年共青团工作总结及2025年工作思路
- 【音乐】《茉莉花》课件-2023-2024学年初中音乐人教版九年级下册音乐
评论
0/150
提交评论