材料科学中的自由边界问题

本项目讨论的问题有强烈的实际背景。从材料科学研究中提出特别是与连续铸钢及导电导热材料以Joule热为唯一热源的传热问题有关的自由边界和固定边界问题。我们研究了解的适定性及当t→∞时解的性态，也讨论了最优控制问题。从数学上看我们着重研究了Naoier-Stokes方程与热方程耦合的方程组及非线性抛物（椭圆）方程组障碍问题，我们研究了1.耦合方程组所反映的考虑非线性对流影响的Stefan问题得到理解的存在性和2维空间中该向解的连续发解决了著名数学家DiReredetto等想解决而尚未解决的问题。2.被称为Boussinesq方程的该耦合方程组对其在有界域和无界槽形域上整体解的渐近性态证明整体吸引子的存在性。3.由导电导热材料不涡流问题产生的抛物（椭圆）方程组定解问题解的适定性。

第1章 绪论1

1.1 计算机技术发展简介1

1.2 材料科学与工程中常用的计算机技术3

1.2.1 计算机信息系统4

1.2.2 计算机模拟技术4

1.2.3 计算机检测与控制技术6

1.2.4 计算机辅助设计与制造8

1.2.5 计算机数据与图像处理技术9

第2章 数据处理11

2.1 Excel 软件在材料科学实验数据处理中的应用11

2.1.1 计算标准偏差11

2.1.2 粗差的剔除11

2.1.3 基于Excel的t检验与方差分析12

2.1.4 一元线性回归分析15

2.1.5 一元非线性回归分析16

2.1.6 多元线性回归分析17

2.1.7 多元非线性回归分析18

2.1.8 用Excel做逐步回归分析18

2.1.9 基于Excel处理正交设计数据（极差分析法）21

2.1.10 基于Excel构建均匀设计表构造22

2.2 Origin 软件在材料科学实验数据处理中的应用23

2.2.1 Origin软件简介23

2.2.2 Origin软件数据管理25

2.2.3 Origin软件在材料科学实验数据处理中应用实例30

2.2.4 利用Origin从图里获得原始数据50

2.2.5 Origin中相关的菜单英语单词52

第3章 材料科学与工程中的图像处理58

3.1 用Photoshop处理金相图片58

3.1.1 修理金相图片58

3.1.2 金相照片加标尺61

3.1.3 合成全景照片63

3.1.4 图像的焦聚融合64

3.1.5 基于Photoshop软件的定量金相66

3.1.6 绘制立体金相组织图67

3.2 Matlab实现定量金相69

3.2.1 定量金相的发展69

3.2.2 定量金相学中常用的参数符号和公式69

3.2.3 定量金相的测量方法70

3.2.4 定量金相分析的Matlab 实现71

第4章 第一性原理计算73

4.1 波函数与薛定谔方程73

4.2 Hartree Fock自洽场方法75

4.3 密度泛函理论77

4.3.1 Hohenberg Kohn定理77

4.3.2 Kohn Sham方程78

4.3.3 LDA和GGA79

4.4 DFT计算的主要方法80

4.4.1 赝势平面波(PPW)方法81

4.4.2 线性缀加平面波(LAPW)方法83

4.4.3 线性Muffin tin轨道(LMTO)方法84

4.5 第一性原理计算的常用软件84

4.5.1 使用赝势的计算软件84

4.5.2 基于全电子方法的软件86

4.6 几个简单的计算实例88

4.6.1 ELK和PWSCF程序的基态计算输入文件88

4.6.2 结构优化及结合能的计算92

4.6.3 晶体能带结构的计算100

4.6.4 弹性常数的计算102

第5章 分子动力学模拟105

5.1 分子动力学模拟的基本方法105

5.1.1 求解运动方程106

5.1.2 初始构型和边界条件108

5.1.3 势函数110

5.1.4 温度与压力的控制方法118

5.2 体系结构与性质的计算121

5.2.1 热力学量121

5.2.2 结构性质——径向分布函数和结构因子122

5.2.3 动力学及输运性质123

5.3 分子动力学模拟软件及其应用125

5.3.1 MD计算软件简介125

5.3.2 Lammps软件应用基础和实例128

第6章 有限元软件Deform在材料科学与工程中的应用154

6.1 Deform有限元分析软件简介154

6.2 基于Deform软件的挤压过程模拟155

6.3 基于Deform软件的轧制过程模拟165

6.3.1 单板单道次同步轧制过程的有限元模拟166

6.3.2 单板单道次异步轧制过程的有限元模拟172

6.3.3 单板多道次轧制过程的有限元模拟173

6.3.4 多层板单道次轧制过程的有限元模拟174

6.4 基于Deform软件的拉深过程模拟174

6.5 基于Deform软件的冲裁过程模拟177

6.6 基于Deform软件的微观组织模拟181

6.7 基于Deform软件的热处理模拟184

6.8 基于Deform软件的模具磨损模拟188

参考文献192" 2100433B

《金属纳米簇:催化与材料科学中的功能基元(导读版)》论述了金属纳米簇相关基础理论、结构调控方法学和物性研究成果，介绍了金属纳米簇领域的发展历史、现状与前景。《金属纳米簇:催化与材料科学中的功能基元(导读版)》分为两部分，第一部分结合一些重要研究成果，概述了金属纳米簇相关基础理论、研究方法和应用领域；第二部分讨论了方法学，来自不同国家的22个课题组分别以自己的研究特色为基础，介绍了金属纳米簇的合成与结构控制方法及其在催化与材料科学领域中的应用。

催化与材料科学对于世界经济的可持续性发展至关重要，大量的理论和实践研究成果说明金属纳米簇是构筑众多功能体系的理想基元。

金属纳米簇：催化与材料科学中的功能基元作者简介

作者：(意大利)科瑞恩 (Corain.B.) (意大利)G.Schmid. (意大利)N.Toshima

金属纳米簇：催化与材料科学中的功能基元目录

第一部分：概论

1 金属纳米簇物理与化学特征

2 金属纳米簇合成与尺寸控制策略

3 双金属纳米簇近期研究进展：合成、结构与功能

4 金属纳米簇：电子学与物理化学特性

5 金属纳米簇在纳电子学中的应用

6 金属纳米簇的X射线衍射与透射电子显微镜表征

7 尺寸与表面结构敏感催化反应：铂纳米簇

8 催化科学中的金属纳米簇：纳米粒子的尺寸、形状和结构效应

9 金纳米簇催化化学中的尺寸相关性

10 交联功能高分子负载金属纳米簇：一类脱颖而出的金属催化剂

11 纳米晶尺寸控制的消融熟化或纳米加工法

第二部分：方法学

12 金纳米簇：从制备到催化性质评价

13 TiOz上金属纳米簇的光催化沉积和等离子体激元诱导分解

14 离子注入法合成金属纳米簇

15 锚定于碳纤维织物上的尺寸可控钯纳米粒子：具有选择性氢化性质的结构新颖催化剂

16 形貌可控铂纳米粒子的合成及其在催化反应中的应用

17 多枝铂纳米粒子：胶体合成与电催化性质

18 电化学合成纳米粒子的分子自组装膜模板

19 溶剂和简单离子稳定的金属纳米簇：化学合成与应用

20 金属纳米簇尺寸控制合成中的微凝胶模板

21 磁控溅射法制备负载型金属催化剂

22 合成复相催化剂的金胶体纳米粒子

23 液相合成中金属及双金属纳米粒子的结构控制

24 无溶剂控制热分解法合成尺寸可调金属及合金纳米粒子

25 化学成分确定的单层保护金簇的系统合成

26 有序介孔氧化硅中金属纳米簇的模板合成与催化性质

27 氧化物表面上选择性沉积液相还原形成的金属纳米簇

28 利用植物及其衍生材料合成金属纳米粒子

29 金属纳米簇尺寸控制合成中的凝胶型交联功能高分子模板

30 晶种介导金属纳米簇尺寸与形状选择性合成和生长中与熟化的微电极的催化活性

31 分散于溶液中的金属纳米簇：测试鉴别催化剂本质

32 金属蒸气法合成的纳米结构催化剂在精细化学品催化合成中的应用：粒子尺寸在催化活性和选择性中的作用

33 湿法制备金属纳米粒子及其在硅基底上的负载

本书系统地介绍了计算机在材料科学中应用的基本理论、基本方法和相关应用。全书内容共分为9章，主要介绍了计算机在材料科学中的应用概况；数学模型及数值求解的方法；应力场、温度场与浓度场这几个典型物理场中的数值模拟方法；材料数据库、专家系统、人工神经网络的应用；材料科学中数据、图像的处理与分析方法；正交试验方法在材料科学中的应用；分子动力学在材料科学与工程中的应用；Rietveld/XRD精修在材料科学与工程中的应用等。本书在讲解理论的基础上，主要侧重于应用计算机的实际操作，翔实讲解了上机实验中所需的各种软件，使学生初步了解和掌握计算机知识在材料科学领域中的应用思路和方法，注重培养学生利用计算机解决实际问题的能力，培养和引导学生的创新意识。

本书可作为材料科学与工程专业本科生及研究生的专业基础课程教材，也可供从事材料科学与工程研究的工程技术人员参考。