应用材料模拟技术

本书围绕材料模拟技术展开系统论述。编写意图在于为材料科学领域提供全面、系统的参考，助力研究者、工程师及学生深入理解并运用该技术。本书内容涵盖材料模拟技术的基本原理、数值方法、软件工具，详细介绍从原子到宏观尺度的模拟方法及 VASP、Materials Studio 等多种软件，并深入探讨功能材料、高分子材料、建筑材料等领域的模拟应用，展示实际案例，并展望了多尺度计算融合、人工智能应用等未来发展方向。本书注重理论与实践结合，既有基础理论讲解，又有丰富的应用实例，推动从传统 “试错法” 向精准计算设计转变。本书适合材料科学研究者、工程师及相关专业学生阅读，可作为其学习材料模拟技术、开展科研工作和工程实践的参考书籍。

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第1章 绪论001第2章 材料模拟的数值方法0042.1 第一性原理计算方法0042.2 分子动力学方法0072.3 蒙特卡罗方法0142.4 有限元方法016第3章 材料模拟的软件与工具0203.1 VASP 0223.1.1 VASP 软件的理论基础0223.1.2 VASP 软件的应用领域0233.1.3 VASP 软件的特色功能与技术优势0243.1.4 VASP 软件界面展示0253.1.5 操作流程0263.2 Materials Studio 0273.2.1 MS 软件的应用领域0273.2.2 Materials Studio 软件的特色功能与技术优势0293.3 Gaussian 0313.3.1 Gaussian 软件的应用领域0313.3.2 Gaussian 软件的特色功能与技术优势0323.3.3 Gaussian 软件的界面0333.4 ANSYS 0343.4.1 Ansys 的主要核心模块0353.4.2 Ansys 的应用领域0363.4.3 Ansys 的技术优势0383.5 ABAQUS 0393.5.1 ABAQUS 软件的功能模块0403.5.2 ABAQUS 软件的应用领域0403.5.3 ABAQUS 软件未来的发展趋势041第4章 功能材料的模拟0434.1 能源材料-氢能0444.1.1 金属氢化物储氢模拟0464.1.2 配位氢化物储氢模拟0504.1.3 碳基纳米储氢模拟0534.1.4 有机液体储氢模拟0574.2 磁性材料0594.3 极端环境材料0624.3.1 高温合金的模拟0624.3.2 高熵合金的模拟065第5章 高分子材料的模拟0705.1 橡胶0715.1.1 橡胶分类及特性0725.1.2 橡胶的模拟方法0755.1.3 橡胶模拟的典型应用案例0795.2 塑料0805.2.1 塑料的组成成分与物理性能0815.2.2 塑料的模拟方法0845.2.3 塑料模拟的典型应用案例086第6章 建筑材料的模拟0896.1 混凝土0896.1.1 混凝土的组成及特性0906.1.2 混凝土的模拟方法0976.1.3 混凝土模拟的典型应用案例1006.2 钢材1026.2.1 钢材的结构与物理性能1036.2.2 钢材的模拟方法1066.2.3 钢材模拟的典型应用案例109第7章 材料模拟的发展方向112参考文献116