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材料多尺度模拟与性能优化

共计 30 章节
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01
课程导入
材料多尺度模拟的定义 · 意义 · 发展历程
课程导入材料多尺度模拟的…
02
材料模拟基础
量子力学基础 · 密度泛函理论（DFT）核心概念 · 常用近似方法（LDA
材料模拟基础量子力学基础
03
第一性原理计算
平面波方法 · 赝势与投影缀加波（PAW）方法 · k点采样
第一性原理计算平面波方法
04
分子动力学基础
牛顿运动方程 · 势函数（Lennard-Jones · EAM
分子动力学基础牛顿运动方程
05
分子动力学进阶
力场分类与参数化 · 长程相互作用（Ewald求和） · 时间步长选择
分子动力学进阶力场分类
06
蒙特卡洛方法
Metropolis算法 · 正则系综与巨正则系综模拟 · 相变与平衡性质计算
蒙特卡洛方法Metropolis
07
介观尺度模拟
粗粒化方法 · 耗散粒子动力学（DPD） · 介观动力学理论（MESO）及与微观/…
介观尺度模拟粗粒化方法
08
有限元方法基础
弹性力学方程 · 单元类型 · 网格划分
有限元方法基础弹性力学方程
09
多尺度耦合策略
顺序耦合 · 并发耦合 · 层次耦合
多尺度耦合策略顺序耦合
10
多尺度建模实战
从原子结构到宏观性能的完整建模流程 · 以金属材料为例
多尺度建模实战从原子结构到宏观…
11
材料性能预测
力学性能（弹性模量 · 强度 · 韧性）
材料性能预测力学性能
12
微观结构演化模拟
相场方法 · 晶粒生长 · 位错动力学与再结晶模拟
微观结构演化模拟相场方法
13
机器学习在材料模拟中的应用
势函数开发 · 性质预测 · 材料筛选与逆向设计
机器学习材料模拟
14
常用软件工具
VASP · LAMMPS · GROMACS
常用软件工具VASP
15
案例实战
铝合金的力学性能多尺度模拟——从DF…
案例实战DF
16
案例实战
锂离子电池电极材料的离子输运与应力演…
案例实战锂离子电池电极材…
17
案例实战
聚合物复合材料的热-力耦合多尺度分析
案例实战聚合物复合材料的…
18
案例实战
高温合金的蠕变与疲劳性能模拟与寿命预…
案例实战高温合金的蠕变
19
案例实战
纳米多孔材料的吸附与扩散模拟及性能优…
案例实战纳米多孔材料的吸…
20
常见问题与调试
收敛失败 · 能量漂移 · 非物理行为
常见问题调试
21
数据后处理与可视化
结构分析（RDF · 配位数） · 轨迹分析
数据后处理可视化
22
高性能计算基础
并行计算原理 · MPI/OpenMP · GPU加速
高性能计算基础并行计算原理
23
不确定性量化与验证
模拟误差来源 · 验证与确认（V&V） · 实验对比与可靠性评估
不确定性量化验证
24
多目标性能优化
材料设计中的多目标优化方法（遗传算法 · 贝叶斯优化）与案例
多目标性能优化材料设计
25
跨尺度数据管理
数据格式 · 数据库（Materials Proj… · AFLOW）
跨尺度数据管理数据格式
26
前沿进展
机器学习势 · 主动学习 · 数字孪生
前沿进展机器学习势
27
综合项目设计
选题 · 方案设计 · 模拟执行
综合项目设计选题
28
课程总结与展望
知识体系梳理 · 常见误区 · 未来发展趋势与学习资源推荐
课程总结知识体系梳理
29
实战考核
给定材料体系 · 独立完成从原子建模到性能预测的全流程…
实战考核给定材料体系
30
答疑与讨论
针对学员常见问题 · 难点解析与互动交流
答疑讨论