材料學的多尺度模擬與應用

目錄
前言
第1章 緒論 1
參考文獻 5
第2章 金屬塑性成形過程的智能分析與優(yōu)化設計 7
2.1 塑性變形力學基礎 7
2.1.1 基礎變量及其表示方法 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 深度學習在材料研究領域的應用原理 29
2.2.3 基于有限元的智能建模與連軋過程優(yōu)化設計 38
參考文獻 43
第3章 合金凝固過程的多尺度模擬 45
3.1 多尺度模擬概述 45
3.2 合金凝固溫度場數(shù)理模型及模擬 50
3.2.1 合金凝固溫度場數(shù)理模型 50
3.2.2 半連續(xù)鑄造溫度場數(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機模型 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 大型鑄錠凝固過程的微觀組織演變 93
參考文獻 94
第4章 形變再結晶過程的多尺度模擬 99
4.1 再結晶概論 99
4.1.1 影響再結晶的主要因素 100
4.1.2 再結晶基本理論 104
4.2 再結晶組織演變模型 110
4.2.1 形核模型 111
4.2.2 晶核長大模型 115
4.2.3 晶粒長大模型 115
4.2.4 微觀組織演變的二維元胞自動機模型 116
4.3 形變再結晶過程的多尺度模擬實例 118
4.3.1 金屬塑性變形的數(shù)值模擬 119
4.3.2 再結晶組織演變的數(shù)值模擬 122
參考文獻 126
第5章 位錯動力學過程的多尺度模擬 129
5.1 位錯動力學基本理論 129
5.1.1 非線性系統(tǒng)基本方程 129
5.1.2 位錯組態(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 演化模型應用—亞微米晶流變應力預測 136
5.2 位錯動力學的多尺度模擬 138
5.2.1 位錯動力學的數(shù)值模擬概況 139
5.2.2 位錯動力學的多尺度模擬原理及方法 141
5.2.3 離散位錯動力學模型 144
5.2.4 離散位錯動力學多尺度模擬的實現(xiàn) 153
參考文獻 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 分子動力學方法及理論 171
6.2.2 第一性原理計算方法及理論 177
6.3 合金微形變電子/原子層次模擬的多尺度模擬實例 189
6.3.1 TiAl合金剪切變形和結構演化的多尺度模擬 190
6.3.2 P在Cu晶界上的偏聚對拉伸特性的影響 198
6.3.3 合金形變模擬在材料領域的其他若干關鍵應用 204
參考文獻 205
第7章 薄膜沉積生長和刻蝕反應的模擬 209
7.1 薄膜沉積生長和刻蝕反應理論概述 209
7.1.1 薄膜沉積生長研究進展及理論 209
7.1.2 分子反應力場方法及理論 213
7.1.3 反應力場理論基礎 216
7.2 氧化物薄膜沉積生長模擬實例 217
7.2.1 O/Zn比對氧化物薄膜沉積生長過程的影響 217
7.2.2 襯底溫度對氧化物薄膜沉積生長過程的影響 223
7.3 金屬襯底/薄膜在特定氣氛中的刻蝕反應模擬實例 225
7.3.1 Al-F反應力場參數(shù)的優(yōu)化研究 226
7.3.2 Al襯底在F2中的刻蝕反應研究 230
7.3.3 刻蝕反應模擬在材料領域的其他若干關鍵應用 235
參考文獻 236