材料科學中的自由邊界問題

本項目討論的問題有強烈的實際背景。從材料科學研究中提出特別是與連續(xù)鑄鋼及導電導熱材料以Joule熱為唯一熱源的傳熱問題有關的自由邊界和固定邊界問題。我們研究了解的適定性及當t→∞時解的性態(tài)，也討論了最優(yōu)控制問題。從數學上看我們著重研究了Naoier-Stokes方程與熱方程耦合的方程組及非線性拋物（橢圓）方程組障礙問題，我們研究了1.耦合方程組所反映的考慮非線性對流影響的Stefan問題得到理解的存在性和2維空間中該向解的連續(xù)發(fā)解決了著名數學家DiReredetto等想解決而尚未解決的問題。2.被稱為Boussinesq方程的該耦合方程組對其在有界域和無界槽形域上整體解的漸近性態(tài)證明整體吸引子的存在性。3.由導電導熱材料不渦流問題產生的拋物（橢圓）方程組定解問題解的適定性。

第1章 緒論1

1.1 計算機技術發(fā)展簡介1

1.2 材料科學與工程中常用的計算機技術3

1.2.1 計算機信息系統(tǒng)4

1.2.2 計算機模擬技術4

1.2.3 計算機檢測與控制技術6

1.2.4 計算機輔助設計與制造8

1.2.5 計算機數據與圖像處理技術9

第2章 數據處理11

2.1 Excel 軟件在材料科學實驗數據處理中的應用11

2.1.1 計算標準偏差11

2.1.2 粗差的剔除11

2.1.3 基于Excel的t檢驗與方差分析12

2.1.4 一元線性回歸分析15

2.1.5 一元非線性回歸分析16

2.1.6 多元線性回歸分析17

2.1.7 多元非線性回歸分析18

2.1.8 用Excel做逐步回歸分析18

2.1.9 基于Excel處理正交設計數據（極差分析法）21

2.1.10 基于Excel構建均勻設計表構造22

2.2 Origin 軟件在材料科學實驗數據處理中的應用23

2.2.1 Origin軟件簡介23

2.2.2 Origin軟件數據管理25

2.2.3 Origin軟件在材料科學實驗數據處理中應用實例30

2.2.4 利用Origin從圖里獲得原始數據50

2.2.5 Origin中相關的菜單英語單詞52

第3章 材料科學與工程中的圖像處理58

3.1 用Photoshop處理金相圖片58

3.1.1 修理金相圖片58

3.1.2 金相照片加標尺61

3.1.3 合成全景照片63

3.1.4 圖像的焦聚融合64

3.1.5 基于Photoshop軟件的定量金相66

3.1.6 繪制立體金相組織圖67

3.2 Matlab實現定量金相69

3.2.1 定量金相的發(fā)展69

3.2.2 定量金相學中常用的參數符號和公式69

3.2.3 定量金相的測量方法70

3.2.4 定量金相分析的Matlab 實現71

第4章 第一性原理計算73

4.1 波函數與薛定諤方程73

4.2 Hartree Fock自洽場方法75

4.3 密度泛函理論77

4.3.1 Hohenberg Kohn定理77

4.3.2 Kohn Sham方程78

4.3.3 LDA和GGA79

4.4 DFT計算的主要方法80

4.4.1 贗勢平面波(PPW)方法81

4.4.2 線性綴加平面波(LAPW)方法83

4.4.3 線性Muffin tin軌道(LMTO)方法84

4.5 第一性原理計算的常用軟件84

4.5.1 使用贗勢的計算軟件84

4.5.2 基于全電子方法的軟件86

4.6 幾個簡單的計算實例88

4.6.1 ELK和PWSCF程序的基態(tài)計算輸入文件88

4.6.2 結構優(yōu)化及結合能的計算92

4.6.3 晶體能帶結構的計算100

4.6.4 彈性常數的計算102

第5章 分子動力學模擬105

5.1 分子動力學模擬的基本方法105

5.1.1 求解運動方程106

5.1.2 初始構型和邊界條件108

5.1.3 勢函數110

5.1.4 溫度與壓力的控制方法118

5.2 體系結構與性質的計算121

5.2.1 熱力學量121

5.2.2 結構性質——徑向分布函數和結構因子122

5.2.3 動力學及輸運性質123

5.3 分子動力學模擬軟件及其應用125

5.3.1 MD計算軟件簡介125

5.3.2 Lammps軟件應用基礎和實例128

第6章 有限元軟件Deform在材料科學與工程中的應用154

6.1 Deform有限元分析軟件簡介154

6.2 基于Deform軟件的擠壓過程模擬155

6.3 基于Deform軟件的軋制過程模擬165

6.3.1 單板單道次同步軋制過程的有限元模擬166

6.3.2 單板單道次異步軋制過程的有限元模擬172

6.3.3 單板多道次軋制過程的有限元模擬173

6.3.4 多層板單道次軋制過程的有限元模擬174

6.4 基于Deform軟件的拉深過程模擬174

6.5 基于Deform軟件的沖裁過程模擬177

6.6 基于Deform軟件的微觀組織模擬181

6.7 基于Deform軟件的熱處理模擬184

6.8 基于Deform軟件的模具磨損模擬188

參考文獻192" 2100433B

《金屬納米簇:催化與材料科學中的功能基元(導讀版)》論述了金屬納米簇相關基礎理論、結構調控方法學和物性研究成果，介紹了金屬納米簇領域的發(fā)展歷史、現狀與前景。《金屬納米簇:催化與材料科學中的功能基元(導讀版)》分為兩部分，第一部分結合一些重要研究成果，概述了金屬納米簇相關基礎理論、研究方法和應用領域；第二部分討論了方法學，來自不同國家的22個課題組分別以自己的研究特色為基礎，介紹了金屬納米簇的合成與結構控制方法及其在催化與材料科學領域中的應用。

催化與材料科學對于世界經濟的可持續(xù)性發(fā)展至關重要，大量的理論和實踐研究成果說明金屬納米簇是構筑眾多功能體系的理想基元。

金屬納米簇：催化與材料科學中的功能基元作者簡介

作者：(意大利)科瑞恩 (Corain.B.) (意大利)G.Schmid. (意大利)N.Toshima

金屬納米簇：催化與材料科學中的功能基元目錄

第一部分：概論

1 金屬納米簇物理與化學特征

2 金屬納米簇合成與尺寸控制策略

3 雙金屬納米簇近期研究進展：合成、結構與功能

4 金屬納米簇：電子學與物理化學特性

5 金屬納米簇在納電子學中的應用

6 金屬納米簇的X射線衍射與透射電子顯微鏡表征

7 尺寸與表面結構敏感催化反應：鉑納米簇

8 催化科學中的金屬納米簇：納米粒子的尺寸、形狀和結構效應

9 金納米簇催化化學中的尺寸相關性

10 交聯功能高分子負載金屬納米簇：一類脫穎而出的金屬催化劑

11 納米晶尺寸控制的消融熟化或納米加工法

第二部分：方法學

12 金納米簇：從制備到催化性質評價

13 TiOz上金屬納米簇的光催化沉積和等離子體激元誘導分解

14 離子注入法合成金屬納米簇

15 錨定于碳纖維織物上的尺寸可控鈀納米粒子：具有選擇性氫化性質的結構新穎催化劑

16 形貌可控鉑納米粒子的合成及其在催化反應中的應用

17 多枝鉑納米粒子：膠體合成與電催化性質

18 電化學合成納米粒子的分子自組裝膜模板

19 溶劑和簡單離子穩(wěn)定的金屬納米簇：化學合成與應用

20 金屬納米簇尺寸控制合成中的微凝膠模板

21 磁控濺射法制備負載型金屬催化劑

22 合成復相催化劑的金膠體納米粒子

23 液相合成中金屬及雙金屬納米粒子的結構控制

24 無溶劑控制熱分解法合成尺寸可調金屬及合金納米粒子

25 化學成分確定的單層保護金簇的系統(tǒng)合成

26 有序介孔氧化硅中金屬納米簇的模板合成與催化性質

27 氧化物表面上選擇性沉積液相還原形成的金屬納米簇

28 利用植物及其衍生材料合成金屬納米粒子

29 金屬納米簇尺寸控制合成中的凝膠型交聯功能高分子模板

30 晶種介導金屬納米簇尺寸與形狀選擇性合成和生長中與熟化的微電極的催化活性

31 分散于溶液中的金屬納米簇：測試鑒別催化劑本質

32 金屬蒸氣法合成的納米結構催化劑在精細化學品催化合成中的應用：粒子尺寸在催化活性和選擇性中的作用

33 濕法制備金屬納米粒子及其在硅基底上的負載

本書系統(tǒng)地介紹了計算機在材料科學中應用的基本理論、基本方法和相關應用。全書內容共分為9章，主要介紹了計算機在材料科學中的應用概況；數學模型及數值求解的方法；應力場、溫度場與濃度場這幾個典型物理場中的數值模擬方法；材料數據庫、專家系統(tǒng)、人工神經網絡的應用；材料科學中數據、圖像的處理與分析方法；正交試驗方法在材料科學中的應用；分子動力學在材料科學與工程中的應用；Rietveld/XRD精修在材料科學與工程中的應用等。本書在講解理論的基礎上，主要側重于應用計算機的實際操作，翔實講解了上機實驗中所需的各種軟件，使學生初步了解和掌握計算機知識在材料科學領域中的應用思路和方法，注重培養(yǎng)學生利用計算機解決實際問題的能力，培養(yǎng)和引導學生的創(chuàng)新意識。

本書可作為材料科學與工程專業(yè)本科生及研究生的專業(yè)基礎課程教材，也可供從事材料科學與工程研究的工程技術人員參考。