第1章绪论001
1.1计算机的发展和应用001
1.1.1计算机的发展历程001
1.1.2微型计算机的发展004
1.1.3计算机的应用005
1.2材料科学与工程的概念和内容006
1.3计算机在材料科学与工程中的应用简介008
1.3.1计算机技术用于数值计算与模拟008
1.3.2计算机技术用于材料数据和图像处理009
1.3.3计算机技术用于材料数据库和知识库009
1.3.4计算机技术用于材料设计010
1.3.5计算机技术用于材料性能表征与检测010
1.3.6计算机网络技术用于材料科学研究010
1.4文献检索及科学研究011
1.4.1文献检索基础知识011
1.4.2文献的检索语言012
1.4.3文献的检索途径与技术012
1.4.4文献的检索方法与步骤013
1.5国内外文献检索015
1.5.1国内文献主要检索系统015
1.5.2国内专利检索系统015
1.5.3国外文献三大检索系统018
1.6科技论文的写作内容021
1.6.1科技论文的含义021
1.6.2科技论文的结构022
1.6.3科技论文的写作特点022
1.6.4科技论文的写作步骤023

第2章正交试验方法在材料科学与工程中的应用025
2.1正交试验设计的基本原理025
2.1.1正交表025
2.1.2正交性原理027
2.2正交试验设计的基本方法028
2.3正交试验设计在材料科学中的应用032
2.4正交试验的方差分析方法035

第3章材料科学与工程中的数据分析与图像处理040
3.1数据处理的基本理论040
3.1.1曲线拟合和最小二乘法040
3.1.2线性插值法045
3.2Origin软件在数据处理中的应用048
3.2.1Origin软件介绍048
3.2.2Origin软件的基本功能和使用方法048
3.2.3Origin在数据处理与分析中的应用实例054
3.3Excel软件在数据处理与分析中的应用059
3.3.1Excel软件计算与绘图功能介绍059
3.3.2Excel软件计算应用实例062
3.4图像处理软件应用062
3.4.1Photoshop软件063
3.4.2Image J软件065

第4章数学模型及数值求解方法074
4.1数学模型的介绍074
4.1.1数学模型的含义074
4.1.2数学模型的分类075
4.1.3建立数学模型的一般步骤和原则076
4.2常用的数学建模方法077
4.2.1机理分析法077
4.2.2模拟方法078
4.2.3类比分析法079
4.2.4数据分析法082
4.3数学模型的求解方法083
4.3.1有限差分法083
4.3.2有限元法089

第5章材料科学研究中主要物理场的数值分析模拟102
5.1温度场模型与计算102
5.1.1热传递的基本方式与导热微分方程102
5.1.2初始条件与边界条件105
5.1.3二维稳态导热问题的有限差分求解107
5.1.4非稳态导热问题的有限差分求解109
5.1.5有限元法求解111
5.1.6发电厂烟囱温度分布模型的建立与计算117
5.1.7短圆柱体热传导过程的模型建立与计算121
5.2浓度场模型与计算129
5.2.1扩散控制模型129
5.2.2有限元求解130
5.2.3半无限长钢板碳扩散情况的模型建立与计算134
5.2.4Hydrus介绍与实例140
5.3应力场模型与计算146
5.3.1弹性力学基础146
5.3.2应力场的有限元计算148
5.3.3工字悬臂梁挠曲变形的模型建立与计算153
5.3.4开孔矩形板受荷载作用变形的模型建立与计算157

第6章材料数据库和人工神经网络164
6.1材料科学与工程数据库164
6.1.1数据库的组成与结构164
6.1.2材料科学与工程数据库165
6.2专家系统166
6.2.1专家系统基本知识166
6.2.2材料科学与工程中的专家系统举例167
6.3人工神经网络技术及其应用172
6.3.1人工神经网络172
6.3.2神经网络的学习方法与规则176
6.3.3神经网络在材料科学与工程中的应用176
6.4材料数据库与人工神经网络的融合179

第7章Matlab语言在材料科学与工程中的应用180
7.1Matlab的主要功能180
7.2Matlab语言及软件应用181
7.2.1Matlab的基本使用方法181
7.2.2Matlab语言基础182
7.2.3Matlab程序设计初步183
7.3Matlab神经网络工具箱及其使用186
7.3.1神经网络工具箱通用函数186
7.3.2BP网络的神经网络工具箱函数及其应用189
7.4Matlab软件进行图像处理与分析举例193

第8章分子动力学在材料科学与工程中的应用201
8.1分子动力学介绍201
8.1.1力场201
8.1.2分子动力学基本原理205
8.1.3分子动力学计算流程205
8.1.4分子动力学的一些基本算法207
8.1.5系综的分类208
8.1.6周期性边界条件209
8.1.7输出轨迹分析209
8.2常用的分子动力学软件211
8.2.1LAMMPS211
8.2.2Materials Studio212
8.2.3Materials Studio在材料学科中常用的模块介绍212
8.3分子动力学在材料科学与工程中的应用举例214
8.3.1Materials Studio算例214
8.3.2LAMMPS算例218

第9章Rietveld/XRD精修在材料科学与工程中的应用224
9.1Rietveld/XRD方法介绍与基本理论224
9.1.1XRD衍射峰的理论计算225
9.1.2Rietveld定量精修228
9.1.3Rietveld结构精修231
9.1.4Rietveld全谱拟合正确性数值判断232
9.2Rietveld精修软件GSASEXPGUI介绍233
9.2.1软件菜单栏界面介绍233
9.2.2软件选项栏界面介绍237
9.3Rietveld定量精修在材料科学与工程中的应用241
9.3.1基于标样SiO2ZnO二元体系的精修策略和准确性验证241
9.3.2水泥基材料的Rietveld精修定量策略245

参考文献249