计算机在材料科学中的应用
计算机技术在材料科学中的应用
计算机技术在材料科学中的应用随着科技的快速发展，计算机技术在各领域中得到了广泛应用，材料科学也不例外。
计算机技术在材料科学中的应用，主要体现在以下几个方面：材料模拟、结构设计、材料制备、性能评估和数据分析等。
一、材料模拟材料模拟是应用计算机技术模拟材料结构和性质的一种方法。
它是一种快速了解材料的结构和性能的方式，通过计算模拟的结果，可以为材料制备和性能评估提供重要的参考依据。
材料模拟方法可以分为基于量子力学和分子力学的两大类。
其中，基于量子力学的方法计算精度较高，适用于材料内部原子结构细节的模拟，而基于分子力学的方法计算速度较快，适用于材料宏观性能的预测。
二、结构设计在材料设计方面，计算机技术已成为主流手段。
材料的结构设计包括对各种材料进行理论分析，通过计算机对材料进行优化设计，以达到提高材料性能的目的。
计算机通过建立复杂的多参数调节模型，对材料进行虚拟设计和计算分析，优化各项性能指标，使得材料上市前就达到了最优性能指标，这大大缩短了材料从实验室研发到商业化的时间。
三、材料制备材料制备是指利用不同的制备方法来获得具有特定结构和性质的材料。
计算机技术在材料制备中起到了重要的作用，可以通过控制材料的结构和形态，来实现制备出具有特定性质的材料。
例如，通过分子动力学模拟，可以模拟材料的制备过程，从而根据需要来优化材料的制备条件。
四、性能评估在材料性能评估方面，计算技术已成为一种不可替代的方法。
通过计算机对材料的性质进行模拟和预测，不仅可节省研发成本，缩短研发周期，而且还在一定程度上避免了不必要的实验过程的造成的材料浪费，是一种可持续发展的研发方式。
材料性能评估包括材料的力学性能、物理性能、化学性能、电学性能、热性能等各项性能指标的评估。
五、数据分析计算机技术在材料科学中还有一个重要领域，即数据分析。
材料科学是一个需要收集、分析大量数据的领域。
计算机技术的进步，不仅可以帮助研究人员快速处理数据量大的实验结果，而且还可以通过机器学习等技术来挖掘更多的信息，快速发现材料之间的关系，为材料设计和性能预测提供更为精准的数据支持。
材料科学中计算机技术的应用
材料科学中计算机技术的应用材料科学是一门研究材料结构、性质、制备和应用的学科，是其他学科应用的基础。
随着计算机技术的不断发展，计算机技术在材料科学中的应用也越来越广泛。
本文将围绕计算机技术在材料科学中的应用进行探讨。
一、材料模拟材料模拟是一种利用计算机模拟材料结构和性质的方法。
在材料科学中，材料模拟被广泛应用于材料的设计、开发和研究中。
通过模拟计算，可以预测材料的性能、结构和反应。
材料模拟主要分为两类：一是原子水平的模拟，即通过计算原子之间的相互作用力，计算材料的结构和性质；二是宏观水平的模拟，即通过对材料宏观行为的模拟，推测材料的微观结构和性质。
材料模拟的应用范围非常广泛。
例如材料设计中，材料模拟可以为新材料的设计提供帮助。
材料模拟可以模拟材料的物理、化学、力学和热学性质，以预测材料的性能。
在制备新材料之前，材料模拟可以预测材料的物理和化学性质，以指导实验设计。
例如，可以预测材料的强度、硬度、热膨胀系数、热导率、电导率等性质。
材料模拟也可以应用于材料工艺的优化。
材料模拟可以模拟材料的各种参数及其组合，以预测材料在制备过程中的行为。
例如，可以预测材料晶体生长过程中的细节，预测材料的成型和变形过程，以及材料的失效机制。
二、材料数据库材料数据库是一种记录材料性质和结构信息的电子数据库。
材料数据库收集了来自实验和模拟的大量材料数据，提供了有关材料结构和性质的详细信息。
材料数据库通常以开放的形式提供，可用于材料研究、设计和开发。
材料数据库的应用很广泛。
例如在材料设计中，可以使用材料数据库来搜索材料的性质和结构信息，以找到满足特定需求的材料。
材料数据库可以为新材料的设计提供参考。
例如，对于开发新材料的研究人员来说，使用材料数据库可以快速查找有关材料性质和结构的信息，以帮助他们设计新材料。
另外，材料数据库也可以应用于材料生产和质量控制。
例如，材料制造商可以使用材料数据库来查找材料的性能和结构信息，来验证他们的产品是否符合规定的标准。
计算机在材料中的应用
计算机在材料中的应用
计算机在材料中的应用主要包括以下几个方面：
1. 材料模拟与设计：计算机可以进行材料的模拟和设计，通过模拟计算材料的物理、化学和力学性质，预测材料的性能，并优化设计。
例如，使用分子动力学模拟、量子力学计算等方法来研究材料的结构、热力学性质、力学性能等。
2. 材料制造与加工优化：计算机可以用于材料的制造和加工过程的优化。
通过计算机模拟和仿真，可以预测加工过程中材料的受力和应变情况，优化工艺参数，提高材料的制造效率和质量。
3. 材料性能测试与评估：计算机可以用于材料性能的测试和评估。
通过计算机模拟和数值分析，可以精确计算材料的热力学性质、力学性能、磁性等，并进行材料性能的评估和对比。
4. 材料数据管理与数据库建立：计算机可以用于管理材料数据和建立材料数据库。
通过将材料相关的数据存储在计算机中，并建立数据库，可以方便地检索和管理材料数据，加快材料研发过程。
5. 材料设计与发现：计算机可以进行材料的设计与发现。
通过计算机模拟和计算，可以搜索材料空间中的新材料，并预测材料的性质和应用。
这对于材料的研发和创新具有重要意义。
总的来说，计算机在材料中的应用可以提高材料设计和制造的效率，加速材料研发和创新，促进材料领域的发展。
计算机在材料科学与工程中的应用
计算机在材料科学与工程中的应用嘿，大家好，今天咱们聊聊计算机在材料科学与工程中的应用。
听起来有点高大上对吧？但别担心，我们把它讲得简单明了，轻松愉快！想象一下，材料科学就像一位魔法师，能把普通的东西变得超厉害。
而计算机就像是这位魔法师的小助手，帮他把各种奇妙的想法变成现实。
你看看，咱们身边的材料，有些是轻如羽毛，有些则坚不可摧，背后可都离不开计算机的功劳。
大家一定在想，材料科学到底是干嘛的？它就是研究各种材料的性质、结构和应用。
像咱们平常用的金属、塑料、陶瓷，还有那些新型材料，都是这门学科的“好朋友”。
而计算机的加入，那真是如虎添翼。
计算机模拟技术可以让科学家们在虚拟环境中试验不同的材料组合，省去不少时间和资源。
想象一下，以前得在实验室里弄一大堆材料，花时间做测试，现在只需在电脑前点几下，嘿，一切都可以在屏幕上完成，真是省心又高效！有趣的是，计算机不仅能帮咱们设计材料，还能预测它们的性能。
你可以把它想象成一个高明的算命师，能告诉你这块材料会不会在压力下变形，或者在高温下会不会融化。
这样一来，工程师们就能做出更靠谱的选择，避免那些“踩雷”的情况。
比如说，想象一下，如果没有计算机的帮助，咱们的手机可能会因为材料不耐高温而炸掉，那可真是惨了！可别小看这技术，有时能救命呢。
计算机的算法越来越聪明，能分析的数据量也越来越大。
这就像你打麻将时，能算出哪张牌是最好的选择，给你指路。
通过分析大量的实验数据，计算机可以识别出材料的潜在优缺点，帮助研究人员快速找到最佳方案。
更重要的是，咱们现在的材料设计不再是“一锤子买卖”，而是变得更加灵活多样。
比如，某种合金在某种条件下表现出色，但在另一些条件下可能就不行。
这时候，计算机可以提供实时反馈，帮助科学家调整实验方向，真是聪明得不得了！说到这里，咱们再来聊聊那一堆新材料。
近年来，碳纳米管、石墨烯等材料的崛起可谓是一场材料革命。
听说过这些名字吗？那可是未来的希望，轻便、强度高，应用前景无限。
材料科学中计算机技术的应用
材料科学中计算机技术的应用材料科学是一门研究材料性能、结构和制备方法的学科。
随着计算机技术的发展和进步，计算机技术在材料科学中的应用越来越广泛，并且在科学研究、材料设计和制备、材料性能模拟等方面发挥着重要作用。
下面将详细介绍计算机技术在材料科学中的应用。
一、材料建模和模拟计算机技术在材料科学中广泛应用于材料的建模和模拟。
通过数学模型和计算方法，可以模拟并预测新材料的性能、结构以及制备过程，为材料设计和优化提供科学依据。
例如，材料科学家可以使用分子动力学模拟方法研究原子或分子的运动规律，以及宏观性质的变化规律；通过量子力学计算，可以探索材料的电子结构和能带特性；通过有限元分析，可以研究材料的力学性能和变形行为。
计算机技术有效地提高了材料模拟的精度和效率，为材料研究和设计提供有力支持。
二、材料数据分析和挖掘随着材料科学研究的深入，材料数据的量级和复杂性不断增加。
计算机技术在材料数据分析和挖掘中发挥着重要作用。
通过数据挖掘和机器学习方法，可以从大量的材料数据中发现规律和趋势，并用于材料设计和高通量材料筛选。
例如，利用大数据技术，可以挖掘和分析材料的晶体结构数据库，发现新的材料组成和结构；通过分类和回归模型，可以预测材料的性能，并优化材料的配方。
计算机技术的应用使得材料数据分析更加高效和准确，为材料研究提供了新的途径和方法。
三、材料制备与工艺模拟材料制备是材料科学研究的关键环节之一，计算机技术在材料制备与工艺模拟中发挥着重要作用。
通过计算机模拟方法，可以模拟材料的制备过程和工艺参数的优化，为材料制备提供科学依据。
例如，利用计算流体动力学方法，可以模拟材料的熔体流动和凝固过程，优化工艺参数，改善材料的组织和性能；通过有限元分析，可以研究材料的热力学和力学行为，为材料制备提供优化方案。
计算机技术的应用使得材料制备与工艺模拟更加精确和可控，提高了材料的质量和性能。
四、材料设计和优化材料设计是将材料的性能和结构与目标进行匹配和优化的过程。
计算机在材料科学中的应用
计算机在材料科学中的应用引言计算机科学与材料科学的结合，为材料科学领域的研究和应用带来了巨大的影响和变革。
随着计算机技术的不断发展和突破，计算机在材料科学中的应用逐渐得到了广泛的认可和应用。
分子建模与模拟计算机在材料科学领域的一个重要应用是分子建模和模拟。
通过利用计算机建立分子的模型和进行模拟计算，可以预测材料的性质和行为。
这种方法在材料设计、催化剂研究、药物研发等领域中具有重要的应用价值。
通过在计算机上进行大规模的分子模拟，可以快速筛选出具有潜在应用价值的材料，从而加速材料科学的研究和应用过程。
材料结构预测另一个计算机在材料科学中的重要应用是材料结构预测。
传统的材料结构预测方法通常需要耗费大量的时间和人力，而计算机可以通过模拟和计算来快速预测材料的结构。
通过这种方式，可以找到新的材料结构，推动新材料的发现和应用。
这种方法在新能源材料、光电材料、储能材料等领域中具有重要的应用价值。
材料性能优化计算机在材料科学中的应用还可以用于材料性能优化。
通过利用计算机模拟和预测，可以优化材料的性能和特性。
例如，在涉及到材料的机械性能、导电性能、光学性能等方面，可以通过计算机模拟和优化来提高材料的性能。
这种方法不仅可以指导实验的设计和实施，还可以提高材料的应用性能，从而推动材料科学的发展和应用。
数据分析与挖掘计算机在材料科学中还可以用于数据分析与挖掘。
随着大数据时代的到来，材料科学领域也积累了大量的材料数据。
通过运用计算机技术，可以从这些数据中挖掘出有价值的信息和规律，指导材料的设计和研究。
例如，可以通过机器学习的算法来建立材料的结构-性能关联模型，从而加速材料的研发过程。
材料仿真与优化设计最后，计算机在材料科学中的应用还可以用于材料的仿真和优化设计。
通过在计算机上建立材料的模型，可以对材料进行仿真和优化。
例如，可以通过有限元分析方法对材料的力学行为进行仿真，帮助理解和预测材料的性能。
同时，也可以利用优化算法进行材料的优化设计，进一步提高材料的性能和特性。
计算机在材料科学与工程中的应用
以x*求出发f(x*)后与f(xn)和f(xn+1)比较， 照例以f(x*)代替f(xn)和f(xn+1)中的同号者。 如果f(x*)不十分接近零，在重复上述步骤， 直到收敛到满意程度。
试位法的几何解释
• y
•
o
x1 x3 x4 x2
计算流程图
在x的等距分点上找出使f(xn)与f(xn+1)异号的xn和xn+1
x 3 x 1 这时迭代函数就变为：
2 1 x 1，而 x 1 3 , 3 3 ‘
迭代流程图
•
开始 读入x0,N, n=1 X1=(x0) |x1-x0|< n等于N 打印失败标志 结束
计算结果
• • • • • • n 0 1 2 3 4 xn 1.5 1.35721 1.33086 1.32588 1.32494 n
②在热工方面，主要是窑炉方面的计算机模拟，现在可以将三
传一反应（传质、传热、动量传递、燃料燃烧）结合在一起计 算，达到了气、固、液体的耦合计算，对物理现象本质描述的 更加完善和细致，比较真实地反映实际现象的数学描述模型， 利用计算机模拟。模拟结果，可以指导窑炉设计和生产。
(2)过程控制
过程控制（Process Control）是为达 到规定的目标而对影响过程状况的变量所 进行的操纵。
那么:
f xn xn 1 xn sxx
几何解释
曲线f(x)上的横坐标为xn的点记 Y 为Pn,则差商为:
f x n f x n 1 x n x n 1
y=f(x)
Pn-1
Pn x0 xn+1 xn xn-1
表示玄线Pn-1Pn的斜率,容易看出:
计算机在材料科学中的应用-第二章-计算机在材料检测中的应用精选全文
特征提取模块
用于针对缺陷的特征，提取被采集部位的图像 的缺陷信息，采用和合适的识别准则定缺陷的 类型、位置等，列出缺陷的主要特征参数表格。
步骤
1. 进行特征参数的确定 采用最少的特征量建立基于决策理论的分类准则， 保证以最快的速度实现缺陷的准确识别。
2. 进行计算机缺陷形状识别 预处理后的图像中把缺陷检出，在图像的灰度边界 有阶跃突变特点，取4个相邻像素进行判断，确定 边界位置。
材料与冶金学院
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分析模块
列出各种缺陷分布情况结果，负责数据存储并 评定级别。
在对缺陷作形状识别并分类后，列出缺陷的主 要特征参数表格，扩展功能中还可以依要求列 出各种分布情况图。
参数表格和各种分布情况图以文件形式存储备 案，以利于研究人员分析。
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现今可利用各种大型分析设备如扫描探针显微镜 （SPM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）， 各种衍射仪如双射线衍射仪，电子衍射仪，各种谱 仪如红外光谱仪、原子吸收谱仪、激光光谱仪等用 于材料成分的检侧。
分析电子显微方法
各种光谱方法
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1、分析电子显微方法
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X射线光谱、微波辐射光谱
波谱和能谱的原理是一样的 定性分析选用灵敏线作分析线，用元素光谱图
对比即可。 定量分析是根据被分析元素谱线的强度确定其
浓度
峰值比较法 显线法 内标法
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计算机采集系统
光谱仪中待测试样被激发后产生 特征光，由入射狭缝经光栅依波 长分光后，形成不同波长的光分 通道，由光电倍增管将光信号转 为电信号，再经各通道的电流频 率转换器形成不同频率的脉冲信 号，计算机专门设计计数器对脉 冲进行计数，其计数值即为各单 色光的谱线强度
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材料与化工学院2012级材料科学与工程一班课程作业：计算机在材料科学中的应用学生姓名：张硕学生学号：20120413310040授课老师：陈大明摘要VASP是维也纳大学Hafner小组开发的进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包。
它是目前材料模拟和计算物质科学研究中最流行的商用软件之一。
（1）它在材料学中有广泛的运用，具有很高的使用价值。
Vasp仍在不停开发中，有更多更有用的功能将会被人们开发，这会使人们对材料的研究更加透彻。
关键词Vasp 电子结构计算和量子力学-分子动力学材料模拟物质科学一．简介VASP是维也纳大学Hafner小组开发的进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟软件包。
它是目前材料模拟和计算物质科学研究中最流行的商用软件之一。
Vasp是基于castep（Cambridge Sequential Total Energy Package 的缩写是一个基于密度泛函方法的从头算量子力学程序）1989版开发的。
VASP通过近似求解Schrödinger方程得到体系的电子态和能量，既可以在密度泛函理论（DFT）框架内求解Kohn-Sham方程(已实现了混合（hybrid）泛函计算)，也可以在Hartree-Fock（HF）的近似下求解Roothaan方程。
此外，VASP也支持格林函数方法（GW准粒子近似，ACFDT-RPA）和微扰理论（二阶Møller-Plesset）。
VASP使用平面波基组，电子与离子间的相互作用使用模守恒赝势（NCPP）、超软赝势（USPP）或投影扩充波（PAW）方法描述。
VASP使用高效的矩阵对角化技术求解电子基态。
在迭代求解过程中采用了Broyden和Pulay密度混合方案加速自洽循环的收敛。
VASP可以自动确定任意构型的对称性。
利用对称性可方便地设定Monkhorst-Pack特殊点，可用于高效地计算体材料和对称团簇。
Brillouin区的积分使用模糊方法或Blöchl改进的四面体布点-积分方法，实现更快的k 点收敛。
（2）vasp中的方法基于有限温度下的局域密度近似（用自由能作为变量）以及对每一MD 步骤用有效矩阵对角方案和有效混合求解瞬时电子基态。
这些技术可以避免原始的方法存在的一切问题，而后者是基于电子、离子运动方程同时积分的方法。
离子和电子的相互作用超缓Vinderbilt赝势(US-PP)或投影扩充波(PAW)方法描述。
两种技术都可以相当程度地减少过渡金属或第一行元素的每个原子所必需的平面波数量。
力与张量可以用很容易地计算，用于把原子衰减到其瞬时基态中。
二．功能1. 采用周期性边界条件或超原胞模型处理原子、分子、团簇、纳米线2. 计算膜管、薄膜、晶体、准晶和无定性材料，以及表面体系和固体3.计算材料的结构参数键长，键角，晶格常数，原子位置等和构型4.计算材料的状态方程和力学性质体弹性模量和弹性常数）5.计算材料的电子结构能级、电荷密度分布、能带、电子态密度和6.计算材料的光学性质7.计算材料的磁学性质8.计算材料的晶格动力学性质声子谱等）9.表面体系的模拟重构、表面态和模拟）10.从头分子动力学模拟11.计算材料的激发态准粒子修正）三．优点1.VASP使用PAW方法或超软赝势，因此基组尺寸非常小，描述体材料一般需要每原子不超过100个平面波，大多数情况下甚至每原子50个平面波就能得到可靠结果。
2.在平面波程序中，某些部分代码的执行是三次标度。
在VASP中，三次标度部分的前因子足可忽略，导致关于体系尺寸的高效标度。
因此可以在实空间求解势的非局域贡献，并使正交化的次数最少。
当体系具有大约2000个电子能带时，三次标度部分与其它部分可比，因此VASP可用于直到4000个价电子的体系。
3.VASP使用传统的自洽场循环计算电子基态。
这一方案与数值方法组合会实现有效、稳定、快速的Kohn-Sham方程自洽求解方案。
程序使用的迭代矩阵对角化方案（RMM-DISS 和分块Davidson可能是目前最快的方案。
4.VASP包含全功能的对称性代码，可以自动确定任意构型的对称性。
5.对称性代码还用于设定Monkhcrst-Pack特殊点，可以有效计算体材料和对称的团簇。
Brillouin区的积分使用模糊方法或四面体方法。
四面体方法可以用校正去掉线性四面体方法的二次误差，实现更快的点收敛速度。
VASP广泛使用于材料模拟研究领域，它的代码使用FORTRAN编写，具有良好的可读性，同时很方便地进行代码的修改以及与其他代码相结合使用。
它的主要特点在于基组小适于第一行元素和过渡金属，对于大体系（<4000价电子）计算快，支持断点续算功能，但不能计算体系的动力学过程。
四．应用范围某应用计算集群系统的优化集群计算技术是计算模拟的重要手段。
集群是价格低廉而且方便的高性能计算方法，通过本地网络连接多台计算机来共同完成工作。
集群中的计算机处于平等地位，通过相互协作完成计算。
集群以较低的成本获得计算能力大幅度的提升，是高性能计算趋于平民化。
集群采用并行与分布式计算技术。
并行计算（，或称并行处理，平行计算）一般是指许多指令得以同时进行计算的计算模式。
分布式计算（是一种把需要进行大量计算的工程数据分成小块，由多台计算机分别计算，上传运行结果后，将结果统一合并得出数据结论的计算方式。
(3)本文所研究的应用计算集群在基础科学研究、工业工程、公益事业、国防安全等各个领域的广泛应用，解决了一些重大、关键、挑战性的重要科学和工程问题，对支撑科技创新、推动经济发展起到了重要作用。
基础科学研宄是VASP应用计算最主要的应用领域。
过去的几十年里研宄人员在化学、材料科学、生命科学、固体物理、生物物理、生物化学、药物研宄等微观领域的研究中，基于量子力学方法发展了大量而可靠的非相对论薛定愕方程和相对论迪拉克方程的近似解法，用来模拟微观世界中原子和分子的相互作用和行为。
例如，使用并行程序进行密度泛函理论（计算已经成为材料科学、固体物理、计算化学、计算生物学等领域内必不可少的研究手段之一；并行实现的高精度耦合簇理论（和组态相互作用（方法被许多量子化学计算程序采用，成为计算化学的主要工具；基于牛顿力学并结合了量子力学的分子动力学计算的并行实现，是生命科学、生物物理、生物化学、药物研究等领域的主要模拟手段。
随着更强大、更高计算能力的应用计算集群的出现，人们可以模拟越来越大规模的微观系统、越来越长时间的微观过程、越来越精细的微观现象，从而极大的增强了对自然的认知能力。
VASP应用一般采用周期性边界条件来处理原子、分子、团簇、纳米线，薄膜、晶体、准镜和定性材料，以及表面体系和固体，可以计算材料的结构参数和构型、状态方程和力学性质、电子结构、光学、磁学和晶格动力学性质等等。
VASP应用计算集群主要应用于六大业务领域，1.地质勘探：地质资料处理2.物理化学：物质的物理化学属性的科研工作；3.生命科学：基因科学，蛋白质科学的研宄以及新药的研发4.材料科学：计算机辅助工程，广泛应用于材料科学研宄中；5.气象环境海洋：气象环境海洋的数值预报6.石油勘探：油气勘探研宄作为材料科学与工程专业的一名本科生，我们更应该了解熟悉VASP的应用方法，以方便我们以后的学习工作生活中的研究与应用。
五．VASP的发展VASP较的原型是Mike Payne在开发的程序包。
这个程序包产生了两个分支一个是VASP，一个是CASTEP剑桥连续总能量软件包）。
当VASP开始发展的时候，CASTEP 这个名字还没有产生。
1989年，Juergen Hafiner把的VASP原型代码从剑桥带回了维也纳，但VASP的真正开发是在1991年开始的。
这个时候，CASTEP实际上己经进一步发展了很多，但是VASP是基于1989年版的CASTEP开发的，这个版本CASTEP的只支持局域腐势和Car-Parrineiio型的急速下降算法。
1995年，VASP的名字被确定下来，并且成为一个稳定而通用的从头计算工具。
1996年，VASP的语言FORTRAN出现，并且开始进行MPI并行化。
但是，开始进行并行化工作的人“抄袭”了CASTEP的通讯内核，从而引起了VASP和CASTEP的纠纷。
1997年1月，VASP的并行化在英国完成。
1998年，VASP的通讯内核被完全重写，以去除CASTEP的部分，这导致了VASP对T3D/T3E通讯不再特别有效率。
1999年，投影增强波（PAW)方法被采用。
目前，维也纳大学的Juergen Hafiner和Georg Kresse研究组以及德国的研宄组共同开发并发展VASP。
它是用赝势平面波方法进行分子动力学模拟的软件包。
与同类的软件相比，它比较早的实现了超软赝势，计算量相对于一般的模守恒赝势方法大为减少。
VASP加入了对PAW方法的支持，这使得VASP的应用更为广泛。
VASP是众多研究领域常用的计算应用软件，国内的大量研究机构都釆用VASP作为主要计算软件平台，因此也建设了大量的应用计算集群。
由于需要处理海量数据，VASP应用计算对处理器的浮点运算能力、性能、内存容量以及带宽都有较高的要求。
当前的应用计算集群体系结构的主流仍然是以Cluster集群）架构来构建大规模的并行高性能计算系统(4)。
这主要得益于其高速的运算性能、良好的Linux 操作系统和节点之间的兼容性，具体表现在：1.强大的运算能力：集群的运算能力能满足大规模资料处理与解释分析的需求；GPU 图形处理单元）技术的出现和发展，带来了VASP应用计算性能进一步的提升。
2.较高的I/O性能：在运行过程中，每个作业需要约数十GB的存储空间存放临时文件，并对这些临时文件进行频繁的读写操作，因而对系统I/O的性能提出要求较高；3.高性能管理：除了处理超大规模的计算任务外，还要支持多用户、多作业的能力，这就要求系统具有强大的资源管理和作业调度功能，以应对作业的自动调度、优先级管理，用户的资源分配等要求；4.较强的系统扩展能力：随着研究与业务的发展，原有应用程序的计算规模必定涉及到系统扩展问题，不仅是硬件或计算能力的增加，而且要求新增系统能充分地融合到现有的系统中。
VASP应用计算集群系统需要考虑软硬件一体化发展问题。
目前应用计算的硬件发展迅速，但软件方面的缺失仍是应用计算效率提高的瓶颈，如何解决“软硬失衡”问题，也是应用计算方面的研究热点。
无论在国内还是国外，计算集群性能比的都是系统的潜能，即理论运算峰值速度及Linpack基准测试性能，但它们却无法反映计算的实用性能。
实际上，对于很多科研院所、高校、企业等集群计算应用机构来说，因为软件、配置、管理等因素导致其集群计算系统应用效率低下的例子比比皆是。