课程概述

   作为与理论分析和实验观测并列的研究方法,计算材料为材料学提供了新颖、有效的研究手段,弥补理论和实验的不足。随着模型与算法的成熟,通用软件的出现,使得计算材料学的广泛应用成为现实。计算材料学基础知识的掌握已成为现代材料工作者必备的技能之一。

   本课程从微观粒子(原子、电子)到宏观连续体等多尺度多层次介绍计算材料学的基本概念,主要研究方法和技术。本课程重点讲授第一性原理从头算法、分子动力学、有限元法等模拟技术在材料科学与工程领域中的应用。

   学习该课程,对材料类专业学生来说,更加深刻地理解“组织-结构—性能”本构关系,掌握的计算模拟理念、方法和技能;对普通理工科学生来说,该课程能够拓宽研究理念与思维模式,了解科技前沿方向;对有意向进一步进行材料类专业深造的同学,掌握并应用计算材料学于科研,能大大缩短研发周期、降低研发成本、提高科研效率。

   课程涵盖了纳观、微观到宏观多种的研究层次;为你化繁为简生动诠释晦涩基本概念;通过项目案例,让你快速掌握算法实现与数值处理技巧;提纲挈领,帮你理顺理论框架与逻辑脉络。




证书要求

平时成绩(包括考勤、作业、上机等):60%左右,考试成绩:40%左右。

预备知识

材料科学基础

固体物理

材料力学


授课大纲

引子

材料科学的最新前沿,你当真不约?

那些方法是干嘛用的?计算方法速览

老师,我可以不学那么多计算方法吗?尺度与层次

一切皆有套路。材料计算的一般模式

课程讲些什么?适合我吗?

单元测试

量子力学的方法

薛定谔方程

方法和基组

势能面

量子论的提出

状态与波函数

单元测试

分子动力学方法

发展历史与基本思想

系综

数值方法

力场

结果分析

单元测试

量子力学方法项目专题(一)

炸药的威力

量子力学方法项目专题(二)

把太阳能存进材料

参考资料

1.        江建军,缪灵,梁培,马新国,计算材料学:设计实践方法,高等教育出版社,20102

2.        里沃斯,计算化学-分子和量子力学理论及应用导论,科学出版社,20102

3.        徐光宪,黎乐民,王德民,量子化学——基本原理和从头计算法(中)(第二版),科学出版社,20079

4.        曹天元,上帝掷骰子吗-量子物理史话,北京联合出版社,20139

5.        罗伯(德)编著,项金钟,吴兴惠译,计算材料学,化学工业出版社,20028

常见问题

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