多尺度模拟与计算研究进展
混凝土结构中多尺度分析方法研究
混凝土结构中多尺度分析方法研究多尺度分析方法在混凝土结构研究中具有重要的意义。
混凝土作为一种常见的建筑材料，在各种工程结构中得到广泛应用。
为了确保结构的安全性和可靠性，必须深入了解混凝土材料的多尺度特性，并采用适当的分析方法。
本文将从多尺度分析方法的基本原理、研究进展以及其在混凝土结构中的应用等方面进行探讨。
一、多尺度分析方法的基本原理多尺度分析是指在不同尺度下对材料或结构进行细致的研究和分析，并将各个尺度的信息相互关联和耦合。
这一方法基于尺度效应的概念，即同一材料在不同尺度下具有不同的力学特性。
通过多尺度分析，可以更全面地认识和描述材料或结构的力学行为及其变化规律。
多尺度分析方法包括宏观尺度、中观尺度和微观尺度三个层次。
宏观尺度主要考虑结构整体的行为和响应，采用有限元分析等方法进行模拟和计算。
中观尺度关注局部细节和损伤行为，通常运用离散元法等方法进行模拟。
微观尺度考虑材料的内部结构和原子间相互作用，常常采用分子动力学模拟等方法。
二、多尺度分析方法研究进展近年来，多尺度分析方法在混凝土结构研究领域得到了广泛应用和深入发展。
研究者们通过将实验测试、数值模拟和理论分析相结合，不断提高多尺度分析方法的准确性和可靠性。
在宏观尺度上，研究者们基于有限元分析方法，对混凝土结构在不同工况下的受力性能进行了研究。
通过建立合适的本构模型和边界条件，可以对结构的应力分布、变形行为和破坏机制进行模拟和预测。
在中观尺度上，研究者们主要关注混凝土的损伤和疲劳行为。
通过离散元法等方法，可以模拟混凝土在加载过程中的裂纹扩展、局部破坏和损伤累积等行为。
这对于预测结构的寿命和耐久性具有重要意义。
在微观尺度上，研究者们关注混凝土材料的内部结构和微观特性。
通过分子动力学模拟等方法，可以揭示混凝土材料的原子间相互作用和微观力学行为。
这有助于深入理解混凝土的力学特性和性能机制。
三、多尺度分析方法在混凝土结构中的应用多尺度分析方法在混凝土结构中有着广泛的应用价值。
基于遗传算法的多尺度融合技术研究
基于遗传算法的多尺度融合技术研究多尺度融合技术是指将多尺度下的不同特征信息融合在一起，以提高目标检测、目标跟踪、目标识别等应用场景下的性能。
遗传算法是一种优化算法，它模拟自然进化原理，在解决优化问题上有广泛的应用。
本文将探讨如何利用遗传算法实现多尺度融合技术，其应用前景和研究进展。
一、多尺度融合技术的意义随着计算机视觉的发展，多尺度融合技术受到越来越多的关注。
在图像处理中，不同尺度下的图像特征信息是不同的。
比如，低尺度下的图像特征信息更加稳定，而高尺度下的图像特征信息更加丰富。
融合这些不同尺度下的特征信息，可以提高图像处理的精度和鲁棒性。
在目标检测中，多尺度融合技术可以应对目标出现尺度不同的情况，提高检测的准确率。
在目标跟踪中，多尺度融合技术可以应对目标跟踪过程中尺度变化的问题，提高跟踪的稳定性和准确率。
在目标识别领域，多尺度融合技术可以应对目标在不同尺度下的变化，提高识别的鲁棒性和准确率。
二、多尺度融合技术的实现方法目前，多尺度融合技术主要有以下几种实现方法：1、特征金字塔法特征金字塔法是一种基于图像金字塔的多尺度技术，它通过缩小图像尺寸，获得不同尺度下的图像特征信息。
特征金字塔法将图像分解成多个尺度的分辨率，在每个尺度上提取特征，并将不同尺度下的特征进行融合。
由于特征金字塔法需要计算多个尺度的特征，计算量较大，运行速度较慢。
2、小波变换法小波变换法是一种基于小波分析的多尺度技术，它可以将信号分解成不同频率的小波系数。
在原始信号的多个尺度分析中，小波变换法可以提供不同尺度下的多尺度信息，从而实现多尺度融合。
由于小波变换法的计算量较小，可以快速地计算出不同尺度下的特征信息。
3、卷积神经网络法卷积神经网络法是一种基于神经网络的多尺度技术，它可以通过网络的卷积层和池化层对图像进行分析，并从不同尺度下提取特征信息。
卷积神经网络法最大的优点在于可以自动学习特征，对于一些复杂的特征无需手动设计，但同时也需要有大量的训练数据来训练网络。
材料设计中的计算模拟方法研究进展
材料设计中的计算模拟方法研究进展引言：随着科学技术的进步，材料科学领域也取得了长足发展。
其中，计算模拟方法在材料设计和开发中扮演着重要角色。
计算模拟方法通过数学模型和计算机仿真技术，在材料特性和性能预测方面提供了有力支持。
本文将介绍材料设计中的计算模拟方法的研究进展。
1. 分子动力学模拟方法分子动力学模拟方法是目前材料设计中最广泛应用的计算方法之一。
该方法通过模拟原子的运动轨迹和相互作用，研究材料的力学性能、热力学性质和输运性质等。
通过调整原子间相互作用力场的参数，可以模拟不同材料的行为，从而实现有针对性的设计和合成。
2. 密度泛函理论计算方法密度泛函理论计算方法是研究材料的电子结构和电子性质的重要手段。
该方法基于量子力学原理，通过计算材料的电子密度分布，得到材料的能带结构、态密度等信息。
密度泛函理论在材料设计中可以用于预测材料的电子导电性、光学性质以及催化活性等关键参数。
3. 探针法和反应动力学模拟方法探针法和反应动力学模拟方法主要用于研究材料的催化性能。
探针法通过向催化剂表面引入特定的分子，观察其在表面的反应行为，以推断催化剂的活性和选择性。
反应动力学模拟方法则通过模拟催化反应的速率方程和反应路径，预测催化剂的活性和稳定性。
这些方法能够帮助研究人员优化催化剂的设计和合成。
4. 机器学习和人工智能方法近年来，机器学习和人工智能方法在材料设计中的应用日益增多。
通过分析大量实验数据和计算结果，机器学习可以建立模型，用于预测材料性能和寻找新的材料组合。
人工智能方法能够实现在巨大的化合物空间中搜索最佳材料组合，加速材料设计过程。
5. 多尺度模拟方法材料设计中往往需要考虑不同尺度的特性和相互作用。
多尺度模拟方法能够将宏观和微观尺度的信息进行有效的耦合。
例如，从原子尺度开始计算材料的力学性能，逐步扩展到宏观材料级别，以实现全面的材料设计和优化。
结论：计算模拟方法是材料设计中的重要工具，可以为材料科学家提供有效的预测和指导。
复合固体推进剂界面多尺度数值模拟研究进展
复合固体推进剂界面多尺度数值模拟研究进展
余天昊;闫亚宾;王晓媛
【期刊名称】《含能材料》
【年(卷),期】2024(32)5
【摘要】固体推进剂界面作为固体发动机结构中力学性质相对薄弱的部分之一,明确其物化性质、损伤演化模式以及脱湿对推进剂结构完整性的影响是极其重要的研究内容。
与实验相比,利用数值模拟能够快速、高效地研究各种界面体系下的不同物化性质,具有较好的应用前景。
从微观尺度分子动力学、细观尺度有限元数值仿真与宏观数值模拟角度出发,综述了复合固体推进剂多种界面力学性质的研究进展,探讨了多尺度下复合固体推进剂界面数值模拟对固体推进剂工程设计的推动作用与目前存在的不足,并展望了未来的发展方向。
【总页数】16页(P554-569)
【作者】余天昊;闫亚宾;王晓媛
【作者单位】华东理工大学机械与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TJ55;V512
【相关文献】
1.复合固体推进剂/衬层粘接界面细观结构数值建模及脱粘过程模拟
2.固体推进剂/衬层粘接界面脱粘失效的数值模拟
3.固体火箭发动机推进剂/衬层/绝热层粘接界面
细观损伤过程数值模拟研究4.固体推进剂损伤多尺度模拟研究进展5.复合固体推进剂损伤行为的多尺度研究进展
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晶格振动与晶体热稳定性的计算模拟研究进展及未来研究方向
晶格振动与晶体热稳定性的计算模拟研究进展及未来研究方向晶格振动是晶体中原子相对于其平衡位置的振动现象。
通过对晶体的晶格振动进行计算模拟研究，可以揭示晶体的热稳定性及相关物性，对材料的设计和应用具有重要意义。
本文将介绍晶格振动与晶体热稳定性的计算模拟研究进展，并探讨未来的研究方向。
一、晶格振动的计算模拟方法目前，研究者们常用的晶格振动计算模拟方法主要包括分子动力学模拟、密度泛函理论和微扰理论。
1. 分子动力学模拟分子动力学模拟是一种基于牛顿运动定律的计算方法，通过对晶体中原子的运动轨迹进行模拟，得到晶格振动的信息。
这种方法适用于研究晶体中大量原子的动力学行为，可以揭示晶体的相变、热膨胀和热导率等热稳定性相关的物性。
2. 密度泛函理论密度泛函理论是一种基于量子力学原理的计算方法，通过解析晶体中电子的运动方程，得到晶体中原子的位移和振动频率。
这种方法适用于研究晶体中少量原子的振动行为，可以揭示晶格的局部畸变和共振现象。
3. 微扰理论微扰理论是一种基于量子力学原理的计算方法，通过对晶体中原子势能的微小扰动进行计算，得到晶格振动的修正。
这种方法适用于研究晶体中原子间相互作用的弱化和增强效应，可以揭示晶体的畸变和相变行为。
二、晶体热稳定性的计算模拟研究进展通过对晶格振动的计算模拟研究，研究者们取得了许多重要的研究进展。
1. 晶体的热膨胀行为研究者们通过分子动力学模拟和密度泛函理论，揭示了晶体的热膨胀行为与晶格振动的关系。
他们发现，晶格振动的频率和振幅会影响晶体的热膨胀系数，从而影响晶体在温度变化下的稳定性。
2. 晶格的畸变行为研究者们通过密度泛函理论和微扰理论，揭示了晶格畸变对晶体稳定性的影响。
他们发现，晶格的畸变会导致晶体的电子结构发生变化，进而影响晶体的热稳定性和物理性质。
3. 晶体的相变行为研究者们通过分子动力学模拟和密度泛函理论，揭示了晶体的相变规律和机制。
他们发现，相变常常伴随着晶格振动的改变，因此通过对晶格振动的计算模拟，可以预测和解释晶体的相变行为。
微纳流体力学特性的多尺度模拟与实验验证
微纳流体力学特性的多尺度模拟与实验验证近年来，微纳流体力学已经成为研究领域中备受关注的热点之一。
微纳流体力学主要研究微尺度下流体的运动和传输特性，具有广泛的应用前景，例如微流控芯片、生物医学领域的药物输送系统等。
为了深入理解和掌握微纳流体力学特性，研究人员不断探索多尺度模拟和实验验证的方法。
多尺度模拟是研究微纳流体力学特性的重要手段之一。
由于微尺度下流体的运动和传输过程受到分子间相互作用力的影响，传统的宏观流体力学理论不能直接适用于微纳尺度。
因此，研究人员通过分子动力学（MD）模拟和介观动力学（MD）模拟等方法，对微纳流体力学进行多尺度建模和模拟。
通过这些模拟方法，研究人员可以获得微尺度下流体的精细结构和动力学行为，进而揭示微纳流体力学的一些重要特性，如流体的流动规律、分子传输的机制等。
然而，多尺度模拟也存在一些局限性。
首先，由于微纳尺度下流体的分子数目巨大，模拟过程需要耗费大量的计算资源和时间。
其次，多尺度模拟中的参数选择和模型构建也是一个挑战，需要考虑到精度和计算效率的平衡。
此外，模拟结果的可靠性和准确性也需要通过实验验证来进行验证。
实验验证是研究微纳流体力学特性不可或缺的一部分。
通过实验，研究人员可以直接观察和测量微纳尺度下流体的运动和传输行为，从而验证模拟结果的准确性。
例如，通过显微镜观察微流控芯片中的流体流动情况，可以验证模拟结果中的流动规律和流体的微观行为。
此外，利用纳米颗粒追踪技术，可以实时观察和测量微纳尺度下颗粒的运动轨迹，进一步验证模拟结果中的颗粒传输机制。
然而，实验验证也存在一些困难和限制。
首先，由于微纳尺度下流体的运动和传输过程很小，需要使用高分辨率的仪器和设备进行观测和测量。
其次，实验过程中会受到环境因素的影响，如温度、压力等，需要进行相应的修正和校正。
此外，实验结果的可重复性和可靠性也需要进行多次实验和统计分析来进行验证。
综上所述，微纳流体力学特性的研究需要结合多尺度模拟和实验验证的方法。
多尺度计算在材料科学中的应用研究
多尺度计算在材料科学中的应用研究材料科学是一门综合性学科，涉及到诸多领域，如物理学、化学、工程学等。
在材料科学中，多尺度计算已经成为一种常用的方法和工具，用于研究材料的结构和性能。
本文将从理论原理、计算方法和应用实例等方面介绍多尺度计算在材料科学中的应用研究。
多尺度计算是一种将分子尺度模拟和宏观尺度模拟相结合的方法。
它可以在不同的尺度上对材料进行建模和描述，从原子级别的结构和电子性质到宏观物理性质的仿真。
多尺度计算的核心思想是通过建立不同尺寸层次的模型，将微观和宏观的物理、化学和力学过程联系起来，从而揭示材料特性与结构之间的关系。
在多尺度计算中，第一步是构建原子级别的模型。
这可以通过量子力学计算方法来实现，如密度泛函理论（DFT）。
通过DFT计算，可以得出材料的电子结构、能量和力学性质等信息。
然后，通过将原子级别的模型与经典力学或连续介质力学方法相结合，可以模拟材料在宏观尺度上的性能。
这种多尺度模拟方法可以有效地降低计算成本，并提高计算精度。
多尺度计算在材料科学中的应用非常广泛。
它可以用于研究材料的物理性质、化学反应、相变行为和力学性能等。
例如，在材料设计和合成中，通过多尺度计算可以预测材料的电子结构和能带结构，从而指导材料的设计和合成过程。
在材料的性能改善和优化方面，多尺度计算可以通过模拟和优化材料的结构和组分，提高材料的力学性能、热稳定性和耐腐蚀性等。
此外，在材料的破损行为和损伤机制研究中，多尺度计算也发挥着重要作用。
通过模拟材料的微观结构和缺陷演化过程，可以预测材料的断裂和损伤行为，进而提出相应的改善措施。
这对于材料的寿命预测和可靠性评估具有重要意义。
在实际应用方面，多尺度计算已经取得了许多重要的突破。
例如，在材料表面催化和催化剂设计领域，通过多尺度计算可以研究催化反应的机理和动力学过程，从而优化催化剂的设计和性能。
在太阳能电池和光电器件中，多尺度计算可以帮助理解光电转换过程中的电子和光子相互作用，进而提高光电器件的效率和稳定性。
物理性能模拟在材料科学中的应用与研究进展
物理性能模拟在材料科学中的应用与研究进展引言物理性能模拟是一种重要的研究手段，通过计算机模拟实验，能够快速、精确地预测材料的性能及性质，为材料的设计和优化提供有力支撑。
物理性能模拟在材料科学领域中应用广泛，不仅在材料设计、制备和应用方面发挥了重要作用，而且在解决物理问题、预测材料性能方面也取得了重要的进展。
本文将介绍物理性能模拟在材料科学中的应用和研究进展。
一、原子尺度模拟原子尺度模拟是一种基于分子动力学方法和量子力学方法的计算手段，用于计算和预测材料在原子尺度上的性质和行为。
在原子尺度上，物质的性质和行为与原子结构和相互作用相关。
因此，原子尺度模拟能够提供材料的微观结构和性质信息。
原子尺度模拟可以用于预测材料的力学性能、热学性能、输运性能、电子结构和光电性能等。
例如，通过原子尺度模拟，可以获得材料的弹性模量、断裂强度、热膨胀系数、热导率、电导率、介电常数、光吸收率、荧光谱等性质。
这些性质对于材料的设计、制备和应用具有重要的指导意义。
二、连续介质模拟连续介质模拟是一种基于非平衡态热力学的计算手段，用于模拟材料的大尺度结构和性质。
它包括有限元方法、有限体积方法、边界元法、格子Boltzmann方法等。
连续介质模拟可以用于预测材料的宏观力学性能、热学性能、输运性能等。
例如，通过连续介质模拟，可以获得材料的弹性模量、屈服强度、塑性行为、热膨胀系数、热传导系数、流体力学性质等。
这些性质对于材料的应用和设计具有重要的作用。
同时，连续介质模拟还可以用于模拟材料的失效行为和损伤机制。
例如，通过连续介质模拟，可以模拟材料在应力下的断裂行为和裂纹扩展，预测材料的寿命和可靠性。
三、材料设计基于物理性能模拟的材料设计是一种高效、快速、精确的材料设计方法。
该方法通过建立材料的模型，对材料的结构和性能进行预测，并指导材料的设计和制备。
物理性能模拟可以用于材料的组分设计、结构设计和表面设计。
例如，通过物理性能模拟，可以预测不同组分、结构和表面特性的材料的性质，寻找最佳的材料组成和结构，优化材料的性能。
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多尺度模拟与计算研究进展张廼龙1郭小明东南大学土木工程学院工程力学系，南京 210018摘 要：简要介绍了多尺度模拟与计算方法及其实施策略。
重点论述了模拟计算两类常见多尺度问题的方法与研究进展。
求解含有孤立缺陷问题有非局部准连续体法，MAAD法，CGMD法，粗粒化蒙特卡罗法，直接蒙特卡罗法，连续体-分子动力学模型法等；基于微观模型本构模拟问题有局部连续体法，人工压缩法，气体动力学法，HMM等方法。
最后对多尺度模拟与计算的前景进行展望。
关键词多尺度方法，模拟与计算，实施策略1 引言在自然科学和实际工程中所遇到的几乎所有问题在本质上都是多尺度的。
尽管物质都是由原子和电子组成，然而，在不同尺度上其结构和性能又各有特点。
混凝土材料中几个微米裂纹与整个宏观结构层面上的裂缝力学特性可能完全不同。
大气中的漩涡结构大小可能是几米，也可能绵延数千公里，其运行模式差异很大。
蛋白质、核酸等的运动可以从若干飞秒跨越到若干秒的时长，明显的特征是不同尺度间结构和行为特点差异巨大。
在对材料性能要求不高，或者系统的设计不是很复杂时，这种多尺度特性并没有得到足够的关注。
因为单一尺度量级的模型即使忽略较高或者较低尺度的影响也能够获得满意的结果。
但是随着人类对材料的使用和要求不断提高，设计的结构系统不断复杂化，单一尺度量级的等效模型显示出其固有的局限性。
其中一个主要的局限性就是它的精度无法满足实际应用的要求。
这种情况在复杂材料或系统中尤为突出，例如，复杂流体。
它的局限性还表现为忽略微观尺度上的力学性能，通常这些性能对模型的合理性有着至关重要的影响。
例如，混凝土的微观结构对其宏观性能(强度、尺寸稳定性以及耐久性等)有着重要的影响，而当前居于主导地位的混凝土模型不能够有效的反应出微观结构对其宏观性能的影响。
有些单一尺度量级的模型是半经验的。
因此，为了获得能够应用于实际的结果，人们选择精度更好，基础更加扎实的微观尺度模型。
然而，在整个系统上使用微观尺度量级的模型，增加了建模的复杂性和庞大的计算量，甚至无法实现。
而结果可能包含许多不需要的信息，甚至掩盖了有用信息，基金项目：江苏省基础研究计划项目(BK2009259)资助1作者简介：张廼龙，(1981-)，男，博士Email：xmguo@ 加大了提取有用信息的难度，显然，这不是最佳选择。
应该考虑采用既能够反映不同尺度上结构和性能的模型，避免在整体上使用微观模型产生的模型太复杂以至于无法计算的问题。
多尺度科学[l]是一门研究不同空间尺度或时间尺度相互耦合现象的跨学科科学，是复杂系统的重要分支之一，具有丰富的科学内涵和研究价值。
多尺度模拟考虑空间和时间的跨尺度与跨层次特征，并将相关尺度耦合起来，提高模拟和计算效率，是求解各种复杂的材料和工程问题的重要方法和技术。
综上所述，多尺度现象存在于生活的各个方面，涵盖多个领域，如微观、细观和宏观等多个物理、力学及其耦合领域[2]。
对材料性能的要求不断提高，系统设计的不断复杂化是促使多尺度模拟与计算的出现和发展的原动力。
多尺度模拟的目标是要抓住不同时空条件下材料或者系统的物理响应特征，预测其性能或者使用寿命，掌握较小尺度的结构与性能对材料或者系统宏观行为的影响。
多尺度模拟和计算是一个正在迅速发展的热点与前沿研究领域[3]，特别是在多物理的(mufti-physical)现象非常显著材料科学、化学、流体力学和生物学等领域。
本文介绍了宏观模型含有分散的孤立缺陷和基于微观模型推测宏观性能的模拟与计算的一些方法：非局部准连续体法，MAAD法，CGMD法，粗粒化蒙特卡罗法，直接蒙特卡罗法，连续体-分子动力学模型法，人工压缩法，气体动力学法，HMM等方法及其研究进展。
最后对多尺度方法的前景进行展望。
2 多尺度模拟与计算2.1 多尺度问题与方法多尺度问题表现为：已知一个模型的宏观描述，但是它在某些局部的空间或者时间尺度上不能有效地描述其行为，或者说宏观描述在局部区域失效，必须要用微观的非线性描述来替代。
模型的微观特性既受制于宏观上的作用因素，又可能显著影响宏观性能。
但是，微观结构，性能与状态何时、以怎样的途径去影响宏观性能并不清楚。
这些问题对材料与系统等的设计至关重要。
假定一个给定系统的微观行为可以使用微观模型变量u表示，系统的宏观行为用宏观模型变量U表示，那么宏观模型变量U与微观模型变量u可以通过压缩乘子Q或者重构算子R联系起来：U Qu=(1)RU u=(2) 然而，对用以描述宏观行为的状态变量U来说，宏观模型在某些局部区域失效。
如果在整个系统中使用微观模型，显然太复杂，计算量太大。
同时，我们也并不关心系统在微观方面的特性，我们关心的是系统在宏观方面的行为。
例如，对于输送管道系统而言，重要的是管道每天的输送能力如何，至于管道中的流体分子在管道中是如何运动并不重要。
因而，需要将微观模型作为宏观模型的补充，或者划分出局部区域建立微观模型，使之为获取系统宏观行为提供必要的信息，目的是希望通过这种多尺度模型获取对系统宏观行为的描述，显然要比在整体上使用微观模型更加高效，也更容易实现。
多尺度方法是计算科学的一个重要组成部分，也必将是解决工程实际问题的有力工具。
按照连接尺度的范围，目前多尺度模拟主要包含纳观、微观、细观和宏观等几个主要尺度的模拟。
通常情况下，在纳观尺度上使用的是量子力学(quantum mechanics, QM)理论，在微观尺度上使用的是分子动力学(molecular dynamics, MD)理论，而细观和宏观尺度是基于连续介质力学(continuum mechanics, CM)理论，但是细观尺度比宏观小得多并且可能有一定的随机性，需要结合统计学方法。
建模的策略有两种。
一种策略是先在较低层次的尺度上建模，然后将结果放入高层次尺度模型，这是一个从小尺度到大尺度的递阶过程。
但是在低尺度建模中的理论是一个重要问题。
采用这种策略的方法一般称作信息传递的多尺度方法(information-passing multi-scale methods)[4,5]或递阶的多尺度方法(hierarchical multi-scale methods)[6]。
另一种策略是在不同尺度上同时建模，将区域分成不同尺度定律控制的区域，这些区域可以重叠也可以不重叠，在交界处实现连接。
这种策略中，区域之间的连接也是一个重要问题。
采用这种策略的方法一般称作并发(一致)的多尺度方法(concurrentmulti-scale methods)。
2.2 多尺度模拟与计算目前，对于不同类型的问题，多尺度计算方法也不尽相同。
就多尺度建模和计算而言，可以将多尺度问题按其自身特性进行分类，根据每一类情况的特性，发展出了不同的建模与计算方法。
本文只介绍较为常见的两类多尺度问题的模拟与计算。
一种含有分散的孤立缺陷的问题，另一种是基于微观模型推测宏观行为问题。
2.2.1含有分散的孤立缺陷问题对于含有分散孤立缺陷这一类问题(固体中的微裂纹，位错，振荡，流体中的接触线(contact line)以及生物多聚体中的酶(促)反应等)，其特点是：建立模型时，需要在出现缺陷或者奇异性的局部区域建立微观模型，而远离这些缺陷或者奇异性的其它区域仍然可以使用宏观模型。
非局部准连续体方法(quasi-continuum method)[7-10]可以用于模拟单晶体中诸如微裂纹和位错等缺陷问题。
这种情况下，微观模型采用分子动力学模型，宏观模型采用非线弹性模型，从而能够实现纳观——连续介质力学和微观——连续介质力学间的连接。
自适应的网格细化方法使得准连续体方法能够识别出缺陷的局部区域，并能够局部细化到原子尺度，以期求解包含缺陷的整个局部区域的详细信息。
但忽略了原子的振动，因而在低温时静态模拟精度较好。
整个系统总能量计算公式为：1()repNa a aaE n E u==∑(3)其中E为系统总能量，N rep为代表性原子的总数目，n a为由代表性原子代替的原子数目，E a 为代表性原子的能量。
这一方法在模拟计算实际问题中的详细应用参见文献[11-14]。
MAAD(MacroAtomistic ab-initio Dynamics)。
该方法由Abraham[15-17]等人提出，对随后的许多其它多尺度模拟方法的发展有很大的促进作用。
最初用于仿真硅的裂纹扩展过程，利用最简单的Tight-Binding模型模拟裂纹尖端处键能的断裂，在围绕裂纹尖端区域使用分子动力学模拟位错现象，远离裂纹尖端区域使用有限元模型，为分子动力学提供边界约束，并得到宏观变形。
这种方法实现了远离裂纹区域有限元模拟，裂纹尖端区域的分子动力学模拟和裂纹尖端处的Tight-Binding 模型之间的无缝耦合。
这种模拟方法跨越了量子力学，分子动力学和连续介质力学三个层次进行耦合计算。
整个系统总能量的哈密顿函数为：//FE MD FE MD TB MD TB H H H H H H =++++ (4)其中211()()()()22FE H r C r d r ud εερΩΩ=Ω+Ω∫∫&，211()2atomN MDi i i H m uV ==+∑&，ε为应变量，C 为刚度，ρ为材料密度，u&为第i 个原子的速度，V 代表MD区的势能总和。
1()OCC N repTB nij n i jH Vr ε=<=+∑∑表示原子间相互吸nε引与相互排斥项repV的共同作用[18]。
过渡区的能量(H FE/MD ，H MD/TB )由该区两边的能量函数的线性组合来确定，组合系数取决于各自函数对过渡区的能量贡献。
各能量函数采用相同的时间步计算，各区域之间的能量传递被忽略。
将单元降到了原子级大小，提高了计算精度，但是也加大了计算量，增加了计算成本。
该法在模拟裂纹扩展等方面也有广泛的应用，具体参见文献[15,17]。
CGMD(Coarse Grained Molecular Dynamics)法。
CGMD 方法由Rudd 和Broughton [19]等人提出。
其基本思想是在需要详细描述的关键区域采用MD 方法计算，而在远离关键部分的区域，引入有限元方法粗化计算，即挑选一定密度的原子作为节点，而其他原子作简化计算，降低计算消耗。
粗化能量简化表达式为：int ,1(,)()2k k jk j k j jk k j kE u uU M u u u K u =+⋅+⋅⋅∑&&&&& (5) 其中int 3()node U N N kT =−表示从系统中被粗化掉的原子的能量，当节点数目接近原子数即接近关键区附近时，该项被忽略，MD 计算起主导作用。
jk j k M u u ⋅&&为动能表达式j jk k u K u ⋅⋅&&为势能表达式。