《计算材料学》是综合了材料、计算机等学科的新兴跨领域学科,利用计算机模拟材料的物理和化学等性质,研究材料从微观到宏观多个尺度的特征,预测材料的结构和性质,达到优化或设计材料的目的。
本课程注重模拟方法的实现:1.采用Matlab编程创建面心立方、密排六方、位错、双晶粒等晶体结构,并实现晶体的3D可视化,编程创建LAMMPS模拟所需晶体结构;2. 编写并理解分子动力学基本原理的Matlab程序,通过LAMMPS分子动力学软件实现晶体结合能、空位形成能、表面能等基本材料参数的计算;3. 并理解有限元法基本原理的Matlab程序,使用ANSYS有限元软件模拟颗粒复合体材料拉伸过程中的力学响应。最后,针对镁合金细晶强化这一学术问题,尝试采用相场法模拟不同条件下晶粒长大过程结合真实显微组织力学模拟,提出了实现多晶组织优化设计的一套模拟方案。
本课程也是旨在让学生们建立一个新的以理论模型和预测优先、实验验证在后的“文化”,转变现有的仅以经验和实验为主的材料研发的理念。