计算机在材料科学与工程中的应用

1　常用计算方法和数值模拟基础
1.1 正交试验设计I
1.1.1 Z交试验设计的基本原理
1.1.2 正交试验设计的基本方法
1.1.3 多指标试验设计的分析方法
1.1.4 水平不同的正交试验设计
1.1.5 有交互作用的正交试验设计
1.1.6 正交试验设计的方差分析方法
1.2 数据处理技术
1.2.1 正交试验设计插值方法
1.2.2 曲线拟合与小二乘法
1.3 高斯消去法求解线性代数方程组的解法
本章小结
思考题与习题

2　材料科学与工程中的物理场计算机分析
2.1 温度场计算机分析
2.1.1 传热学及温度场基本概念-_
2.1.2 导热微分方程
2.1.3 导热微分方程初始条件与边界条件
2.1.4 平面稳态温度场的有限差分求解
2.1.5 非稳态导热问题的有限差分求解
2.2 浓度场计算
2.2.1 扩散方程
2.2.2 扩散方程的数值解
本章小结
思考题与习题

3　计算机在材料科学与工程控制中的应用
3.1 计算机控制系统的一般概念
3.1.1 在线控制系统和离线控制系统
3.1.2 实时控制系统
3.1.3 闭环控制系统和开环控制系统
3.1.4 直接数字控制系统
3.1.5 监督控制系统
3.2 以微机为核心的工业控制系统的组成原理及功能特点
3.2.1 以微机为核心的工业控制系统组成
3.2.2 硬件部分
3.2.3 软件部分
3.2.4 控制系统的基本功能和主要特点
3.3 过程通道和数据采集
3.3.1 输入和输出过程通道
3.3.2 模拟量输入、输出通道信号的处理
3.3.3 过程通道的干扰及其抑制
3.4 直接数字控制
3.4.1 直接数字控制系统的组成和特点
3.4.2 直接数字控制系统的控制规律
3.5 模糊控制系统特点及建立过程
3.5.1 模糊控制的特点
3.5.2 模糊控制系统的建立
3.6 多变量复杂控制系统
3.7 集散控制系统及应用
3.7.1 集散控制系统的组成框图
3.7.2 集散控制系统的特点
3.7.3 集散控制系统的结构形式
3.7.4 集散控制系统应用
3.8 控制管理一体化
3.8.1 管理与控制分层结构
3.8.2 一体化结构体系及特点
3.8.3 应用前景
3.9 虚拟仪器
3.9.1 虚拟仪器的结构、组成及特点
3.9.2 虚拟仪器的应用
本章小结
思考题与习题

4　计算机在企业管理中的应用
4.1 管理信息系统概念
4.1.1 管理信息的定义
4.1.2 管理信息系统的结构
4.1.3 管理信息系统在企业管理中的应用
4.2 信息系统技术
4.2.1 数据库系统
4.2.2 数据库设计
4.2.3 材料数据库及其应用
4.2.4 生产、技术管理数据库及其应用
4.2.5 决策支持系统
4.3 企业管理信息系统的开发
4.3.1 系统分析
4.3.2 系统设计
4.3.3 系统的实施、运行与评价
4.3.4 企业管理信息系统开发实例铸造企业市场营销管理信息系统的开发
本章小结
思考题与习题

5　计算机辅助设计
5.1 CAD技术
5.1.1 CAD技术简介
5.1.2 计算机辅助设计中的新技术
5.1.3 计算机辅助造型设计
5.1.4 计算机辅助模具设计
5.1.5 计算机辅助工艺过程设计
5.1.6 计算机在设备设计中的应用
5.2 计算机在材料设计和相图设计中的应用
5.2.1 材料设计的发展
5.2.2 相图设计原理
5.2.3 相图计算及合成
5.3 材料的微观结构设计及模拟
5.3.1 原子／分子层次的计算机模拟
5.3.2 断裂与晶粒长大的模拟
5.3.3 材料模拟软件及其在材料科学中的应用
本章小结
思考题与习题

6 神经网络在材料科学与工程中的应用
6.1 ANN概述
6.1.1 生物神经网络
6.1.2 人工神经网络（ANN）
6.1.3 ANN发展史
6.1.4 人工神经网络的学习
6.1.5 学习算法的种类
6.2 BP神经网络结构、学习算法及其设计
6.2.1 BP网络模型与结构
6.2.2 BP学习规则
6.2.3 BP网络的设计
6.2.4 BP网络的限制与不足
6.2.5 反向传播法的改进方法
6.3 人工神经网络在材料科学中的应用
6.3.1 材料的设计与性能预测
6.3.2 在无机非金属材料工业中的应用
6.3.3 在有机材料工业中的应用
6.3.4 在金属材料工业中的应用
6.4 专家系统及其在材料科学与工程中的应用
6.4.1 专家系统及其特点
6.4.2 专家系统的类型
6.4.3 专家系统的构成
6.4.4 专家系统的开发
6.4.5 材料科学工程的一些专家系统
6.4.6 专家系统的发展展望
本章小结
思考题与习题
附录
附录A
附录B
附录C计算程序
参考文献

　　随着科学技术的发展，人们对三大材料（金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料）的认识不再是独立的，它们之间相互渗透，其联系更密切、更透明，有些甚至无法分开。材料科学与工程一级学科专业的宽口径概念愈来愈适应形势发展的需要。为此，2002年5月在武汉理工大学出版社召开了普通高等学校材料科学与工程类专业新编系列教材建设规划与出版工作会议，为了使材料科学与工程大专业以及相关材料专业学生对计算机在材料科学与工程中的应用有比较全面的了解，决定编辑出版这本教材。
　　计算机技术的发展已改变着世界，对整个人类文明和社会进步产生着极其深刻的影响。材料科学技术的发展也与计算机的发展应用分不开。利用计算机技术和网络技术等对材料科学与工程中的传统产业的改造，已给材料产业带来了革命性的变化。而且，随着应用范围的扩大，所带来的经济效益和社会效益也日臻显著。为了进一步推动和促进计算机技术在材料科学领域中的应用和实践，为了使材料类学生对计算机的应用有更多的了解，本书作者结合多年来的教学和科研实践经验，编写了《计算机在材料科学与工程中的应用》这一教材。该书从一级学科出发，比较全面而系统地介绍了计算机在材料科学与工程中应用的现状和发展前景，本书编写的原则是：
　　（1）结合材料科学领域中计算机应用的特点，做到专业与计算机应用之间的沟通，重在应用；既要考虑材料专业各个研究方向的共性，又要兼顾材料科学研究领域的广泛性和各学科的相互渗透给计算机在材料科学与工程中应用所带来的复杂性和特殊性。
　　（2）以三大材料应用中的例子进行介绍，既适应三大专业学生的需求，又可适应其他相关材料专业学生的使用。
　　（3）书中内容较广泛，既要保证本书的完整性和系统性，又要避免与有关课程内容的重复。
　　（4）2,-4；为计算机应用的入门教材，主要目的是启迪学生的应用思维，故应用中所涉及到的计算机应用方面的理论知识或相关专业的专业理论，尽量避免过多、过深。
　　（5）本教材主要是针对材料类专业本科生，为了达到推广计算机应用的目的，太求内容也可作为材料类硕士研究生或相关专业大专生使用。