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python在材料模拟中的应用_计算机模拟在材料学中的应用是什么呢?

时间:2018-10-21 23:32:24

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python在材料模拟中的应用_计算机模拟在材料学中的应用是什么呢?

计算机模拟是材料学的一种途径。方法是基于计算机模拟对材料的组成、微观结构、成分、工艺以及性能进行模拟。以前材料学的研究主要是理论模型(基于热力学等理论)和实验方法,后来随着计算机技术的发展,出现了两种新的方式,计算材料学和材料信息学。其中计算材料学包括了第一性原理、分子动力学、紧束缚模型、相场以及有限元等,也有融合起来的集成计算材料科学与工程,后来变为材料基因组的一部分。随着AI和计算机算力的提升,以及材料数据的急剧增加,出现融合材料学知识与计算机技术的材料信息学material informatics。

计算机模拟在材料学中的应用比较多,这里粗略地按照材料研发到量产的阶段简单介绍一下

1 发现新材料。主要有两类方式,一类是根据元素组成,采用uspex或者Calypso等软件进行材料的结构预测,大概能够行成什么材料。第二类是基于material。informatics根据需求去筛选新材料或者发现新材料。

2 材料研究。结合第一性原理软件,比如vasp、Gaussian、castep、Nanodcal、RESCU等对材料的原子尺度的性质进行计算,比如能带、homo、lumo、波函数等原子尺度的性质,结合分子动力学计算可以通过统计学知识转化为宏观量的性质。结合相场或者kmc、ca、lb等方法计算微观组织,比如晶界、析出等微观组织演变。结合有限元ANSYS、ABAQUS等计算力学性质,疲劳分析等。上述亦可以用于工艺的研究和分析。具体应用的软件数目、顺序等根据选择的行业不同而不同,比如结构材料就需要相图之类的,功能材料则不需要。

3 工艺研究。同2。

4 小试、中试、工艺放大。进行材料优化。

5 量产。良率提升和失效分析。

基本上这么多吧

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