计算机在材料模拟计算与设计中的应用

计算机模拟材料计算与设计是随着计算机技术的发展和对新材料的开发和更新的要求日益增加而形成的一门新兴学科方向。本介绍了计算机模拟材料计算与设计的特点和意义、主要研究方法。     

新型建筑材料设计的主要技术途径

为满足建筑工业的新要求，建筑材料的品种和功能需要不断的增加、更新与完善。为此，新型材料的设计近年来已逐渐形成潮流，特别是计算机技术的发展极大的推动了材料设计的发展。本文对建筑材料设计的技术途径包括研究内容、基本途径与计算方法做简要概述。     

基于材料基因工程的锂离子电池材料数据生成及数据挖掘平台

利用材料基因工程方法探索锂离子电池新材料是目前国际上重要的技术手段.通过高通量计算手段计算生成大量锂离子电池材料的基本物理化学性质数据,利用数据挖掘技术,总结材料物理化学性质与材料的组分、组织结构等的构效关系,进而探索发现新型锂离子电池材料和改性现有材料.利用材料基因工程基本思想,设计了利用无机材料晶体结构数据库中的结构数据为源数据,通过基于Web服务器来产生第一性原理计算软件VASP的输入文件信息,并通过Web网传输到并行计算中心实现材料性能计算,生成的材料性质数据再返回到Web服务器.通过对材料结构和性质数据进行挖掘,总结锂离子电池材料的构效关系,为锂离子电池材料设计提供技术支持.     

多尺度材料计算方法

 在材料基因组科学研究中,多尺度集成材料计算占有不可或缺的地位。本文以微观-介观-宏观材料计算方法中具有代表性的第一原理、分子动力学、计算热力学/动力学及有限元方法为重点,介绍多尺度材料计算方法的基础和应用。     

工程应用层次的奥氏体钢计算设计系统

根据材料计算科学的理论和方法，结合奥氏体钢在超导、石油化工、低温技术、核工业结构材料等领域的应用，介绍了工程应用层次的奥氏体钢计算设计系统的思路框架，关键问题，设计要素及其数理模型，该材料计算设计系统结合了作者多年来在奥氏体钢领域的材料计算方面的成果，实现双向设计的功能，对材料的性能预测、各关键参量的计算和可靠性评价在工程实际应用中有着科学的指导作用。     

相变热沉结构瞬态仿真计算

弹载电子设备体积小、重量轻、热耗高,且与外界绝热,散热问题是一难题。利用弹载电子设备短时间工作和相变材料高潜热的特性,进行相变材料散热结构一体化设计,优化传热路径,通过相变储能解决弹载电子设备短时间工作散热问题。为了评估相变材料结构作为热沉的散热效果和热设计符合性,提出一种相变过程等效比热容的瞬态仿真计算方法,并通过试验测试验证仿真结果,对比仿真计算与试验测试结果,两者最大相差2.5℃,为2.47%。试验结果表明仿真计算结果准确,相变材料等效比热容计算方法可行,为电子设备相变热沉散热结构瞬态仿真提供了新思路,新方法。     

基于协同方式的材料设计软件的开发

新材料的研制模式，长期以来是在少量数据分析的基础上开展大量的试错型的实验研究，这就使得新材料的研制效率较低。随着信息技术的发展，人们在前人研究的基础上积累了大量的材料性能数据，如何通过信息技术的应用，充分挖掘这些分布于不同的地域、不同信息系统的原始数据之间的内在关系，进而为缩短材料设计周期、提高研究效率找出一种新的研究方式和方法。正是基于这一出发点，提出了将“协同软件”融入到材料设计过程之中，将大量的、各种类型的材料数据交予不同专业方向的设计者进行分工协作式的开发，从而为高效率的找出数据间的规律、为材料设计方法的创新进行了有益探索和实践。     

用真实空间公式的第一原理计算——纳米管的电子构造和输送性质

现在，由于最新的纳米尺度的制造技术可以生产各种功能材料和微电子器件，面临纳米技术领域挑战的科学家和工程师需要学习或重温完整的第一原理计算方法，以便正确地了解纳米结构的电子构造和输送性质。本书的作者根据电子输送计算的经验，发展了纳米结构电子输送性质的第一原理计算方法——跨接边界匹配方法（OBM）。这一方法对于高精度的计算更加简单和实用。     

Origin软件在材料分析测试中的应用

通过几个具体的材料测试分析实验数据处理实例，介绍了如何使用Microcal Origin来完成实验数据快速、准确的处理与分析的方法及技巧。与其他计算软件相比，该数据处理软件界面友好，使用方便，具有更高的数据处理效率。     

高频区隐身目标的改进GRECO方法的RCS计算

图形电磁计算(GRECO)方法被认为是求解电大尺寸复杂目标的高频雷达散射截面(RCS)最有效的方法之一．将应用于理想导体劈的等效边缘电磁流概念推广到涂覆吸波材料的阻抗劈上，运用物理光学法(PO)和阻抗边界条件(IBC)求解了涂覆雷达吸波材料的表面的RCS计算．同时本文对目标的棱边检测方法进行改进，可以更全面地检测到所有的棱边，并计算其对目标总RCS的影响．计算结果与相关文献进行比较，结果令人满意．     

层合管结构受热载荷的管壁温度模拟及测试方法

对于不同材料组成的圆柱型层合管进行了热传导特性数值模拟与试验研究。建立了层合管热载荷计算模型及管壁温度场分析模型，依据使用要求确定了三种层合管结构模型，采用数值计算方法分析了各种结构层合管在热载荷作用下的温度分布规律。介绍了层合管动态温度测试系统及试验方法，测试结果与数值模拟结果能较好地吻合。该文的工作可用于指导层合管材料及结构参数的确定。对于提高高温状态下的使用寿命具有实际意义。     

钢管混凝土单圆管肋拱桥设计计算探讨

对钢管混凝土单圆管断面的肋拱桥设计计算,通过实例计算和理论分析,探讨了应用公路桥梁规范和建筑行业钢管混凝土结构有关规程与规定的计算方法,可供此类桥梁设计计算和今后理论研究参考．     

基于第一性原理的镁合金合金相及固溶体研究进展

镁合金作为轻质的金属材料,具有广阔的应用前景,发展先进镁合金已成为当前的研究重点之一。第一性原理计算为开发和设计新型镁合金提供了一种经济高效的方法。基于第一性原理方法,综述了镁合金合金相及固溶体的研究现状,主要对晶体结构、弹性常数、弹性模量及广义层错能等的第一性原理研究进行了介绍,讨论了合金元素以及相结构对镁合金力学性能的影响。阐明第一性原理计算方法在镁合金研究中的重要作用,为新型镁合金成分设计及开发高性能镁合金提供参考。     

车用发动机进气过程和进气均匀性的数值计算

利用所建立的换气模型和特征线方法对车用发动机的进气过程和进气均匀性进行了数值计算和分析，研究结果表明，所采用的计算方法和计算程序具有较高的实用价值．研究方法为改善车用发动机缸内燃烧过程的均匀性提供了有效的研究手段．     

冷凝消雾收水装置设计计算方法

冷凝消雾收水装置可实现冷却塔水蒸气深度回收,基于对间壁式冷凝消雾收水装置结构研究,提出了适用于CSCT和FSCT冷凝消雾收水装置的设计方法,建立了冷凝收水装置热力计算模型、冷凝量计算模型及阻力计算模型;并构建了冷凝收水装置设计计算流程。计算方法可为冷凝收水装置的设计及优化提供参考,是机械通风冷却塔冷凝消雾收水装置技术研发和推广的关键支持。     

城市污水管网水力计算方法的探讨

在城市污水管网设计计算过程中,流速法和坡度法是常用的水力计算方法,而地形的变化使这两种方法的应用得当限制.探讨不同地形条件下各污水管网水力计算方法的效果及其原因,为污水管网的设计计算及其软件开发提供参考.     

一种求解带有机匣处理装置叶栅流场的数值方法

提出了一种数值计算带中有各结构机匣处理装置叶栅流场方法，采用圆柱坐标系下无粘定带方程组，以及参数周向平均概念，推导出新的控制方程，在子午面上有限元法进行了数值计算，选择３种典型结构的实壁机匣，周向槽处理机匣，轴向缝处理机匣为算例，并与稳态实验量结果作定量对比，发现符合较好，为分析机匣处理的扩稳机理提供了理论基础，也为工程设计机匣处理装置提供了新的数据计算工具。     

浅埋厚煤层分层开采合理隔离煤柱尺寸模拟研究

应用相似材料模拟,配合数值计算分析,通过对活鸡兔煤矿厚煤层分层开采区段隔离煤柱的稳定性研究,确定了合理的煤柱尺寸.研究表明,采用相似材料模拟与数值计算相结合的方法,仍是进行复杂矿山工程定性和定量研究的有效手段.     

水泥原料直接配料计算法

本文分析了石灰饱和系数ＫＨ、硅ＳＭ及铝率ＩＭ与原料配合比的关系。给出了直接配料计算公式，并介绍了简化计算法。应用本文的方法可在极短的时间内求出原料配合比，克服了误差尝试法的两个缺点。     

坐标法计算面积在储量计算中的应用

介绍了储量计算中几种面积计算的方法 ,阐述了坐标法计算面积的原理及其在矿井储量计算中的应用以及该方法计算储量程序的设计要点