材料科学中的信息技术应用基础 课件 第16讲 软件的功能、主要理论_第1页
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文档简介

计算机在材料科学中的应用第16讲理论知识总结软件的功能主要理论Excel：计算，参数估计，规划求解。Origin：数据处理，绘图。1.软件的功能1.软件的功能ANSYS：采用有限元法对实际工程问题进行仿真模拟，可以进行结构分析、热分析、流体分析、电磁分析和多场耦合分析。Thermal-calc：相图绘制，相变热力学计算，相变动力学计算。1.软件的功能VS晶体结构建模晶体结构建模+材料性能设计数值计算，绘图VS文献管理软件对知网友好对英文数据库友好物相检索，图谱拟合，结构精修2.理论知识1.最小二乘法原理数据拟合的基本原理曲线拟合直线化一元线性回归使得：=min寻求规律：一元线性回归

其中：曲线拟合直线化2.正交试验设计常见的正交表直观分析法分析正交试验结果3.数据库

材料科学中常见的数据库举例VESTA数据库：cif卡片：晶胞参数，空间群，分数坐标Jade数据库：PDF卡片：衍射峰，晶胞参数4.专家系统和人工神经网络的概念6.常见的材料设计与结构分析软件基于Rietveld法的结构精修软件Jade、GSAS、FullProf、TOPAS、HighScorePlusThermo-calc相图计算和热力学分析XPS分析软件Avantage、XPSPeakFit、CasaXPSMaterialsStudio结构设计软件5.Jade进行物相检索的原则（1）任何一种物相都有其特征的衍射谱;（2）任何两种物相的衍射谱不可能完全相同;（3）多相样品的衍射峰是各物相的简单叠加。7.数学建模数学模型：

对于一个真实过程，为了一个特定目的，

根据其内在规律，作出必要的简化假设，运用适当的数学工具，得到一个数学结构。建模的四种方法：1.理论分析法2.数值模拟法3.类比分析法4.数据分析法

8.数值求解有限差分法VS有限元法有限差分法（FDM）：直观，理论成熟，精度可选。但是不规则区域处理繁琐，虽然网格生成可以使FDM应用于不规则区域，但是对区域的连续性等要求较严。使用FDM的好处在于易于编程，易于并行。

有限元方法（FEM）：适合处理复杂区域，精度可选。缺憾在于内存和计算量巨大。并行不如FDM直观，FEM的并行计算是当前和将来应用的一个不错的方向。两种方法：1）有限差分法（FDM）2）有限元法（FEM）FDM：以有限差分代替无限微分、以差分代数方程代替微分方程、以数值计算代替数学推导的过程，从而将连续函数离散化，以有限的、离散的数值代替连续的函数分布。FEM：是一种离散化的数值方法，将求解区域离散为一组有限个且按一定方式相互连接在一起的单元的组合体。对每个单元，选取适当的插值函数，使得该函数在子域内部、子域分界面上（内部边界）以及子域与外界分界面（外部界面）上都满足一定的条件。然后把所有单元的方程组组合起来，就得到了整个结构的方程。9.材料科学中典型的物理场（1）温度场：导热微分方程：傅里叶定律+能量守恒方程（2）应力场：平衡方程+几何方程+物理方程10.材料加工中的模拟软件（1

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