材料(计算)设计与方法
计算材料学中的材料设计：探索计算材料学方法在新型材料设计与性能优化中的应用
计算材料学中的材料设计：探索计算材料学方法在新型材料设计与性能优化中的应用摘要计算材料学作为一门新兴交叉学科，在新型材料的设计与性能优化中发挥着越来越重要的作用。
本文将探讨计算材料学方法在材料设计中的应用，包括高通量计算、机器学习、多尺度模拟等。
通过实例分析，展示计算材料学如何加速材料研发过程，降低成本，并为材料性能优化提供理论指导。
最后，展望计算材料学在未来材料设计中的发展趋势与挑战。
1. 引言随着社会对新材料的需求日益增长，传统的“试错法”材料研发模式已经难以满足快速发展的需要。
计算材料学应运而生，利用计算机模拟与理论计算，从原子、分子层面预测材料的结构、性能，为材料设计提供理论指导，大大缩短了材料研发周期，降低了研发成本。
2. 计算材料学方法2.1 高通量计算高通量计算通过大规模并行计算，快速筛选大量候选材料，寻找具有特定性能的材料。
结合材料数据库和机器学习算法，可以实现材料性能的快速预测，为材料设计提供有力支持。
2.2 机器学习机器学习在材料设计中具有广泛应用。
通过构建材料性能与结构之间的关系模型，可以实现材料性能的预测、新材料的发现以及材料设计的优化。
2.3 多尺度模拟材料的性能往往受到不同尺度因素的影响。
多尺度模拟方法将不同尺度的模拟技术结合起来，从原子、分子、微观、介观到宏观，全面模拟材料的结构与性能，为材料设计提供更准确的预测。
3. 计算材料学在材料设计中的应用实例3.1 新型能源材料设计计算材料学在新型能源材料的设计中取得了显著成果。
例如，通过密度泛函理论计算，可以预测锂离子电池正极材料的稳定性、电压、容量等性能，为高性能锂离子电池的设计提供理论依据。
3.2 高性能结构材料设计计算材料学在高性能结构材料的设计中也发挥着重要作用。
例如，通过有限元分析，可以模拟材料在不同载荷下的力学性能，为轻质、高强结构材料的设计提供指导。
3.3 功能材料设计计算材料学在功能材料设计中具有广泛应用。
混凝土材料单价的计算步骤与方法(精)
混凝土材料单价的计算步骤与方法混凝土各组成材料的用量是计算混凝土材料单价的基础，应根据工程试验提供的资料计算。
若设计深度或试验资料不足，也可按下述计算步骤和方法计算混凝土半成品的材料用量及材料单价。
l. 选定水泥品种与强度等级拦河坝等大体积水工混凝土，一般可选用强度等级为32.5与42.5的水泥。
对水位变化区外部混凝土，宜选用普通硅酸盐大坝水泥和普通硅酸盐水泥；对大体积建筑物内部混凝土、位于水下的混凝土和基础混凝土，宜选用矿碴硅酸盐大坝水泥、矿碴硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。
2. 确定混凝土强度等级和级配混凝土强度等级和级配应根据水工建筑物各结构部位的运用条件、设计要求和施工条件确定。
以工程量标注的为准。
3. 确定混凝土材料配合比确定混凝土材料配合比时，应考虑按混合料、掺外加剂和利用混凝土后期强度等节约水泥的措施。
混凝土材料中各项组成材料的用量，应按设计强度等级，根据试验确定的混凝土配合比计算，计算中水泥、砂、石预算用量要比配合比理论计算量分别增加2.5%、3%与4%。
初设阶段的纯混凝土、掺外加剂混凝土，或可行性研究阶段的掺粉煤灰混凝土、碾压混凝土、纯混凝土、掺外加剂混凝土等，如无试验资料，可参照概算定额附录中的混凝土材料配合比查用。
现行《水利建筑工程概算定额》附录7列出了不同强度混凝土、砂浆配合比。
在使用附录混凝土材料配合比表时，应注意以下几个方面：（1）表中混凝土材料配合比是按卵石、粗砂拟定的，如改用碎石或中、细砂，应对配合比表中的各材料用量进行换算，换算系数见表1。
粉煤灰的换算系数同水泥的换算系数。
表1 碎石或中、细砂配合比换算系数项目水泥砂石子水卵石换为碎石 1.10 1.10 1.06 1.10粗砂换为中砂 1.07 0.98 0.98 1.07粗砂换为细砂 1.10 0.96 0.97 1.10粗砂换为特细砂 1.16 0.90 0.95 1.16注：1）水泥按重量计，砂、石子、水按体积计；2）若实际采用碎石及中细砂时，则总的换算系数应为各单项换算系数的乘积。
材料设计中的计算方法与技术
材料设计中的计算方法与技术随着计算机技术的发展，材料设计中的计算方法和技术也得到了长足的发展与应用。
材料设计是材料科学与工程学的一个重要分支，其主要研究如何通过优化材料的组成、结构和物理化学性质等方面，使材料具有更好的性能和功能。
而计算方法和技术则是材料设计不可或缺的一部分，它可以帮助研究人员更好地了解材料性能，预测材料行为，优化材料设计，提高材料的性能等。
本文将对材料设计中的计算方法和技术做一个简要的介绍。
1. 计算化学方法计算化学方法指的是利用计算机和数学方法对材料结构和性质进行模拟和预测的方法。
其中最为常见的是量子力学计算方法。
量子力学计算方法是一种基于量子力学理论和计算机模拟的计算化学方法，它可以通过计算材料的电子结构和能量等信息来预测材料的性质和行为。
量子力学计算方法可以用于分子动力学模拟、声子谱计算、原子尺度的材料相变研究等多个领域。
例如，在材料制备方面，研究人员可以使用量子力学计算方法模拟材料的晶格结构和化学键结构，从而推断材料的性能和物理性质。
2. 晶体学计算方法晶体学计算方法主要是利用材料晶体结构的几何学和物理学知识，通过计算机模拟的方法分析材料的晶格结构和性质等。
例如，通过晶体学计算方法可以确定材料的结晶形态、晶格参数、晶体结构的对称性以及晶格畸变等信息。
同时，晶体学计算方法还可以对材料的电子结构、光学性质、磁学性质等进行分析和计算。
3. 分子设计方法分子设计方法主要是利用计算机对分子结构和物理化学性质进行模拟和设计。
分子设计方法可以用于材料的自组装设计、智能材料设计、药物设计等领域。
例如，在材料制备方面，研究人员可以使用分子设计方法设计出具有特定功能和性质的材料。
4. 实验设计方法实验设计方法主要是利用设计试验的原则和方法，对实验条件和数据进行分析和处理。
实验设计可以用于优化材料制备和加工工艺，提高材料的性能和质量。
例如，在材料制备方面，研究人员可以通过实验设计探究材料的成分、制备工艺等方面的影响，优化材料的性能和质量。
装饰材料计算
装饰材料计算装饰材料计算是装修工程中非常重要的一环，它直接关系到装修材料的采购和使用，对于装修成本的控制和施工进度的安排都有着至关重要的作用。
因此，合理准确的装饰材料计算是装修工程中不可或缺的一部分。
首先，进行装饰材料计算时，我们需要明确所需装饰材料的种类和数量。
在进行装饰工程之前，我们需要对整个装修项目进行规划和设计，确定好所需的装饰材料种类，比如地板、墙砖、涂料、门窗、五金配件等。
然后，根据设计图纸和实际施工情况，进行每种材料的具体数量计算，考虑到材料的浪费率和施工中的损耗，合理预留一定的材料余量。
其次，装饰材料计算需要考虑到材料的质量和性能。
在选择装饰材料时，除了考虑价格因素外，更需要关注材料的质量和性能。
比如地板的耐磨性、防水性，墙砖的耐久性和防污性，涂料的环保性和耐久性等。
因此，在进行装饰材料计算时，需要根据实际使用需求和施工环境，选择符合要求的高质量装饰材料，并合理计算所需的数量。
另外，装饰材料计算还需要考虑到施工工艺和施工要求。
在进行装饰材料计算时，需要根据施工工艺和施工要求，合理计算所需的材料数量。
比如在进行墙面涂料计算时，需要考虑到墙面的平整度和吸水性，选择适合的底漆和涂料，合理计算涂料的使用量。
在进行地板计算时，需要考虑到地面的平整度和承重性，选择适合的地板材料，合理计算地板的使用量。
因此，在进行装饰材料计算时，需要充分考虑到施工工艺和施工要求，确保所需材料的准确性和合理性。
最后，装饰材料计算需要考虑到材料的供应和采购。
在进行装饰材料计算时，需要及时了解市场行情和材料供应情况，选择可靠的供应商和品牌，合理安排材料的采购和供应周期，确保施工进度和质量的同时，也能够控制好装修成本。
综上所述，装饰材料计算是装修工程中不可或缺的一部分，它直接关系到装修材料的采购和使用，对于装修成本的控制和施工进度的安排都有着至关重要的作用。
因此，在进行装饰材料计算时，需要明确所需装饰材料的种类和数量，考虑材料的质量和性能，充分考虑施工工艺和施工要求，及时了解材料的供应和采购情况，确保装饰材料计算的准确性和合理性，为装修工程的顺利进行提供有力保障。
计算材料科学中的新算法和新方法
计算材料科学中的新算法和新方法近年来，计算材料科学（Computational Materials Science）成为了材料科学领域的热门话题。
计算材料科学主要是利用计算机科学和数学方法来解决材料科学中的一系列问题，旨在提高材料研究的效率和准确性，实现材料的精准设计与制备。
在计算材料科学中，算法和方法的应用对于材料科学的发展至关重要。
本文将针对计算材料科学中的新算法和新方法进行探讨。
一、量子计算算法在计算材料科学中，目前最为流行的算法是密度泛函理论（DFT），其在材料科学中的应用已经得到了广泛认可。
但是，密度泛函理论的计算速度较慢，难以满足现代材料设计的需要。
为了提高计算速度和精度，量子计算算法成为研究的热门方向。
相较于传统计算方法，量子计算机动辄数万亿次的计算速度，能够极大地加快计算材料科学的研究过程。
量子计算算法的研究分为两个方向：一是基于量子比特的计算，二是利用传统计算机进行模拟。
其中，基于量子比特的计算是实现材料科学领域革命性突破的唯一途径，但目前的量子计算机尚处于发展初期。
相比之下，基于传统计算机进行量子化学计算的模拟算法已经得到了较广泛的应用。
二、机器学习方法机器学习在许多领域中都有广泛的应用，如自然语言处理、图像识别等。
近年来，机器学习算法也被引入到计算材料科学中。
这些算法可以对大量数据进行分析和学习，从而找到材料的结构和性能之间的关系，帮助材料科学家进行快速的材料设计。
机器学习在计算材料科学中的应用包括：预测材料的性能、发现新的材料、优化材料性质等。
例如，通过机器学习，可以快速发现具有特定性质的新材料，如导体、半导体、超导体等。
此外，机器学习还可以根据已有的数据推断出材料结构的各种性质，例如材料的力学性能、热学性能等。
这些应用展示了机器学习在材料科学中的重要性。
三、多尺度方法材料科学的一个难点是如何将宏观和微观层次的信息相互联系起来。
多尺度方法是一种应对这个问题的新方法。
其基本思想是在多个尺度层次中对材料进行建模和计算，从而得到宏观材料性能的预测结果。
材料的计算机设计(4)尺度 2006.10.03
z
分子设计应用领域
z z z z
药物设计 (有机分子，多肽等) 材料设计 (固体，表面，晶体，高分子等) 生物大分子设计 (酶，蛋白质等) 其它 (有机反应合成路线等)
2006-10-4
西北工业大学
材料学院
陈铮
博士生学位课 材料的计算机设计
8
分子设计常用软件
z z
Sybyl (药物设计), Tripos公司 Quanta/Charmm (生物大分子) Cerius2 (材料) Insight II (药物，大分子，材料) MDL的各种化学数据库
2006-10-4
西北工业大学
材料学院
陈铮
博士生学位课 材料的计算机设计
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2006-10-4
西北工业大学
材料学院
陈铮
博士生学位课 材料的计算机设计
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2006-10-4
西北工业大学
材料学院
陈铮
博士生学位课 材料的计算机设计
21
2006-10-4
西北工业大学
材料学院
陈铮
博士生学工业大学
材料学院
陈铮
博士生学位课 材料的计算机设计
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微结构模拟尺度
微结构的定义：热力学非平衡态的晶格缺陷空间 分布的集合； 微结构的时空：空间尺寸由零点几纳米（如杂质 原子）到数米量级，时间尺度从ps到数年（如腐 蚀，蠕变和疲劳等）。
尺度：纳观－原子层次，微观－小于晶粒尺寸
西北工业大学 材料学院 陈铮
计算化学 从头算 第一原理 半经验算法 密度泛函理论 量子力学 分子力学 分子动态学
29
2006-10-4
博士生学位课 材料的计算机设计
生物
计算材料学之材料设计、计算及模拟
03
基于连续介质力学原理，通过建立材料的本构方程和边界条件，
研究材料的弹塑性行为和性能。
材料热学性能模拟
热传导模型
通过建立材料的热传导方程和边 界条件，研究材料的热传导性能 和行为。
分子动力学模拟
通过模拟原子或分子的运动轨迹， 研究材料在微观尺度上的热学性 能和行为。
热力学模型
基于热力学原理，通过建立材料 的热力学方程和状态方程，研究 材料的热力学性能和行为。
VS
详细描述
第一性原理计算通过求解薛定谔方程，能 够准确地预测材料的电子结构和化学性质 ，如键能、键角、电荷转移等。该方法广 泛应用于材料科学、化学、生物学等领域 。
03
材料计算模拟技术
材料电子结构计算
密度泛函理论
基于量子力学原理，通过求解薛定谔方程得到材 料的电子结构和性质。
分子动力学模拟
通过模拟原子或分子的运动轨迹，研究材料在微 观尺度上的动态行为和性质。
材料光学性能模拟
01
02Βιβλιοθήκη 03光吸收模拟通过建立材料的光吸收模 型和边界条件，研究材料 的光吸收性能和行为。
光学散射模拟
通过建立材料的光学散射 模型和边界条件，研究材 料的光学散射性能和行为。
光电效应模拟
通过建立材料的光电效应 模型和边界条件，研究材 料的光电效应性能和行为。
04
材料设计、计算及模拟的应用案例
02
跨学科交叉研究有助于解决复杂 问题，如生物医学材料、光电器 件等，推动相关领域的技术创新 和应用。
THANKS
感谢观看
高性能金属材料的优化设计
总结词
通过计算模拟技术，优化高性能金属材料的微观结构和性能，提高其强度、韧性、耐腐蚀性和高温稳 定性。
水工钢结构-2.钢结构的材料和计算方法
单向拉伸时钢材的力学性能指标
（1）屈服强度fy 应力应变曲线开始产生塑性流动时对应的 应力（取屈服阶段波动部分的应力最低值），它是衡量钢材 的承载能力和确定钢材强度设计值的重要指标。
（2）抗拉强度fu
应力应变曲线最高点对应的应力，它
是钢材破坏前所能承受的最大应力。 屈强比大好还是小好？
（3）伸长率δ
用轧钢机将钢锭轧成钢胚，再通过一系列不同形状和孔径的轧 机，轧成所需形状和尺寸的钢材。 钢材的热轧成型，压密钢的晶粒，改善钢的材质。薄的钢材， 辊轧次数多，压缩比大，因而屈服点及伸长率均大于厚板。 钢材的力学性能按板厚或直径分组。
3.应力集中的影响
在钢结构构件中不可避免的存在着孔洞、槽口、凹角、裂缝、厚度变 化、形状变化和内部缺陷等，此时截面中的应力分布不再保持均匀，而是 在一些区域产生局部高峰应力，形成所谓应力集中现象。
2、三向应力状态（Mises yield condition)
2 2 2 2 2 s eq s x s y s z2 - (s xs y s ys z s zs x ) 3( xy yz zx） f y
或 s eq
1 2 2 2 [(s x - s y ) 2 (s y - s z ) 2 (s z - s x ) 2 ] 3( xy yz zx） f y 2
冲击能 CV Pl (cos - cos )
P—摆锤重力 l — 摆长
附录一 表4
可焊性
好的可焊性是指焊接安全、可靠、不发生焊接裂缝，焊接接头 和焊缝的冲击韧性以及热影响区的塑性和力学性能都不低于母材。
影响钢材可焊性的因素
钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响。碳含量在0.12%～0.20% 范围内的碳素钢，可焊性最好（如Q235B）ຫໍສະໝຸດ 碳含量再高可使焊缝和热影响 区变脆。
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博学
笃行
科 赫 曲 线
厚德
弘毅
博学
材料设计的范围
原 料
制 备
材 料 试 样
观 测
组 织 结 构
测 试
性 质 特 性
试 用
可 否
评 价
否 改变结构
厚德 弘毅 博学 笃行
材料设计主要工作相关图
实验数据
数理模型
理论基础
材料设计
智能计算
分析修正
实验验证
厚德
弘毅
博学
笃行
微观层次设计
材 料 设 计
空间尺度约1nm数量级，是电子， 原子，分子层次的设计
自然界和社会活动中广泛存在的无序 而又自相似性的系统、它既可以同时具备 形态、功能、信息三方面的自相似性，也 可以是某种某一方面的的自相似性
厚德
弘毅
博学
笃行
分形既可以是几 何图形，也可以 是由“功能”或“信 息”等构成的物理 模型，并且他们 都具有自相似性 和标度不变性
分 形 数 学 理 论
厚德
弘毅
多学科的交叉，融合是必然趋势 数理模型的建立和实用化是关键
材料计算设计科学的基础研究必须加强
厚德
弘毅
博学
笃行
材料计算设计研究的意义
促使材料科学与工程从定性描述走向定量预测
为高技术新材料的研制提供理论基础及优选方案
加速建立“计算材料科学”这门崭新的交叉学科
厚德
弘毅
博学
笃行
6.2.1从相图角度进行设计
6.2.3基于量子理论的设计
第一性原理计算 （从头计算）
基本方法有固体量子理论和量 子化学理论。特别适用于原子 级，纳米级工程的材料，电子 器件材料等方面的计算设计。
成功实例
高温超导材料、超硬材料、纳 米材料等，及人工薄膜生长过 程
局域密度近似（LDA）；GW 准粒子近似；分子动力学方法； 新赝势法，紧束缚（TB）总能 量法等
宏观尺度模拟计算
厚德
弘毅
博学
笃行
四，基于数据采掘的半经验材料设计
科学基础
结构与性能关系 工艺过程控制
材料研究 共同问题
相似理论 量纲分析 无量纲参数
试验基础
试验数据结果 已有丰富积累
如何从数据的“宝藏”中 “采掘”有用的信息
厚德
弘毅
博学
笃行
上海大学 陈念贻
多种模 式识别 新算法
人工神经网络 非线性回归方程 线性回归方程 遗传算法
基本方法
1）最常用的编码方式是二进制编码， 以个体适应值大小确定被遗传到下一代 中的概率 2）一般要求将最优问题表示最大化问 题，在实际应用中需要对目标函数进行 相应的转换。
厚德 弘毅 博学 笃行
遗传算法与传统 的优化算法相比
从多个点构成的群体开始 搜索，具有本质的并行计 算特点
优点
只需要由目标函数值转换 来的适应值信息，而不需 要导数等其他辅助信息
厚德 弘毅 博学 笃行
复杂 微观 本质 理性 必然 理论
材料设计的发展阶段
经验设计 阶段
科学组织设计 阶段
原子结构层次 设计阶段
相结构设计 阶段
材料科学的发展依赖于实验技术的发展和学科理论水平的提高 材料科学理论和材料实验是材料设计的基础
厚德 弘毅 博学 笃行
材料计算设计的主要标志
材料计算设计始于20世纪50年代末60年代初 60年代初前苏联开展了关于合金设计及无机化合物的计算机 计算预报； 70年代美国首次用计算设计方法开发了镍基超合金； 80年代材料设计在理论和应用上都取得了重大的进展； 1985年东京大学三岛良绩《新材料开发和材料设计》出版； 1990年召开了以计算机辅助设计新材料开发为主题的会议； 同时，Modelling and Simulation in Materials Sci.&Eng.英 Computational Materials Sci.荷 出版； 日本的大学材料院系开设了材料设计的有关课程 ORNL，NIST，MIT，CMU在新材料设计方面作出重要贡 献
厚德
弘毅
博学
笃行
复合材料优化设计中的应用——遗传算法
各 种 方 法 的 应 用
功能梯度材料设计中的应用——有限元分析法
合金设计中的应用——分子动力学模型与遗传算法
工艺参数优化中的应用——人工神经网络
厚德
弘毅
博学
笃行
6.3.3分形理论
70年代三大科学发现：分形几何理论、耗散结构理论、混沌理论
研究对象
厚德 弘毅 博学 笃行
无网格方法
——相类似与有限元方法
常用理论
核估计 移动最小二成近似 重构核近似 单位分解
关键技术
1）无网格方法的离散方案 2）本质边界条件的处理 3）材料不连续性的处理
厚德
弘毅
博学
笃行
6.3.2遗传算法
基本思想
遗传算法是借鉴生物界自然选择和群体 进化机制形成的一种全局性参数优化方 法
6. 2
材料设计的主要途径与方法
相图 研究 历史 悠久
100多年历史，编辑出版的合金相图集很多： 实测相图和计算相图 70年代末成立国际合金相图委员会，出版了 大约20多部合金相图专注 开发相平衡计算程序系统曾是国际上的热点， 如美国的NBS/ASM,Manlabs数据库，瑞典的 THERMO-CALC相平衡计算与数据库等程序系统。 相图的数量仍然远远不能满足要求，特别是 三元系以上的相图更少
综合性材料设计软件 Materials Research Advisor & Complex Date Analyser
厚德
弘毅
博学
笃行
6. 3
数学方法在材料（计算）设计中的应用
数学直接为材料科学中非线性现象的定性和定量分析提供了精 确的语言，有利于从理论的高度研究材料的内在规律
材料 科学
数 学 方法
计算机辅助合金设计 （CAAD）
厚德
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博学
笃行
二，材料设计专家系统 具有相当数量与材料有关的各种背景知识，并能应用这些知识 解决材料设计中有关问题的计算机程序系统
1）以知识检索、简单计算和推理为基础的专家系统； 2）以模式识别和人工神经网络为基础的专家系统； 3）以计算机模拟和应用为基础的专家系统； 3）以材料智能加工为目标的专家系统
弘毅
博学
笃行
6.2.6材料（计算）设计的主要技术
一，材料数据库和知识库技术
数据库
包括材料的性能及一些重要的参量的数据， 材料成分、处理、试验条件以及材料的应 用与评价
知识库
材料成分、组织、工艺和性能间的关系以 及材料科学与工程的有关理论成果
厚德
弘毅
博学
笃行
日本在 建立数 据库方 面很突 出
三岛良绩 岩田修一
数量冶金学
通过实验实测数据+统计处理==数学模 型
常用的数学 方法
经验或理论分析+正交设计，回归正交 试验等==数学模型
厚德
弘毅
博学
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例：新型飞机铝合金——综合设计优化
美国最近研制 了一种新型铝 合金 通过冶金平衡法来调整材料强 度和韧性，且减轻零部件重量。 这种铝合金含有少量的锂
用于改进型
厚德 弘毅 博学 笃行
介观层次设计
典型尺度约1μm数量级，是组织 结构层次的设计
宏观层次设计
尺度对应于宏观材料，是工程应用 层次的设计
厚德
弘毅
博学
笃行
发展出符合实际的解析与数理模型
各层次的 研究关键
解决不同层次间计算方法的选择与 整合
厚德
弘毅
博学
笃行
6.1.3材料设计的任务 材料设计为国民经济和尖端技术服务
从分层次到多层次进行材料计算设计
厚德 弘毅 博学 笃行
研究过程
应用前景
6.2.5多尺度材料模型与计算设计
多尺度材料模型
一般是由连续介质和介观层次、微观 层次及原子层次材料模型组成
多尺度现象
典型：材料形变与断裂贯通了宏观、 介观、微观多个尺度
厚德
弘毅
博学
笃行
非均质材料显微结构与性能关联：理论及实践
由清华大学南策文完成
主要研究成果
厚德
弘毅
博学
笃行
该项目在催化剂和蛋 白分离显示了优异的 应用前景，对推动化 学学科及相关学科的 发展具有重要意义。
厚德
弘毅
博学
笃行
6.2.4基于物理、数值模拟的设计 晶格畸变、晶体生长、弹性模量、 应力-应变关系、蠕变行为、高温 变形行为、扩散、沉积、烧结等， 都取得了较满意的结果 1）材料淬火过程计算机模拟并建 立了Metadex数据库。在材料加工 的各个过程都取得了比较大的成功。 2）分子动力学计算机模拟已经成 功地被用来模拟纳米纯金属（如 Cu、Ni、Fe）非金属（如Si）陶 瓷等
厚德
弘毅
博学
笃行
厚德
弘毅
博学
笃行
厚德
弘毅
博学
笃行
美国国家标准与技术研究院
厚德
弘毅
博学
笃行
卡 耐 基 梅 隆 大 学
厚德
弘毅
博学
笃行
目前材料设计的特点
（1）经验设计和科学设计并存与兼容 （2）材料设计将逐渐综合化
（3）材料设计将逐步计算机化
厚德
弘毅
博学
笃行
6.1.2材料设计范围与层次 材料涉及范围包括材料的制备，材料的组织与性能，材料的使用
厚德 弘毅 博学 笃行
6.3.1有限元法
基本思想
将结构物质看成是由有限个划分的 单元组成的整体，以单元节点的位移或 结点作为基本未知量求解