现代材料设计理论与方法课件PPT

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平面构成完整ppt课件

排列方式的改变使人产生从二维平面到三维空间的不同感受。
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• 线是设计中最富表现力的元素
线的不同排列方式可以产生空间感。
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3. 面
1）.面的造型特征面是线移动的轨
迹。从视觉上看，任何点的扩大和聚集，线的宽度增加与围合都形成了面。其造型特征是视觉上的充实感。
.
3. 面
2）.面的分类面与“形状”
加工器具
喷画用具－喷枪装置等精密仪器－相机、荧光幕等刀削工具－剪刀、美工刀、锉刀、研磨机等其他工艺机器挖洞工具－锥子、打孔机、穿孔器等
其他钉书机等
.
• 举例
.
第三讲平面构成技法
• 造型要素 • 形式原理 • 设计法则
.
一. 造型要素
造型要素
点
形
线
面
立体空间
色相
色
明度
纯度
定形－具有数理规则性的构造非定形－没有数理规则性的构造
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• 在包豪斯的理论体系中，构成课的种类按其研究的性质和特点来分可以分为平面构成、立体构成和色彩构成。但将三者结合起来，可以应用到各种设计门类中去。
包装设计
构成
平面构成立体构成色彩构成
应用设计
广告设计标志设计服装设计书籍装帧
产品造型
室内设计
景观设计 …
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二. 什么是平面构成?
• 平面构成是研究关于二维空间设计规律和设计方法的理论课程。 • 平面构成是研究平面组成形式和构成规律的设计基础实践课程。
基础绘画（具象）
设计（具象到抽象再回到具象）
.
平面构成进入第三讲
材料和工具构成技法
造型要素形式原理设计法则

《设计学概论》课件

4 产品设计
设计实用、美观的产品，满足用户的需求和期望。
5 时装设计
设计时尚的服装和配饰，展现个性和风格。
七、设计师的素质
1 创造力
具备独特的创造力和想象力，能够提供创新的设计解决方案。
2 艺术鉴赏力
对美学和艺术有深入的理解和鉴赏能力。
3 市场敏感度
了解市场需求和趋势，能够设计出符合市场需求的作品。
2
计划阶段
制定详细的设计计划，明确目标和实施步骤。
3
实施阶段
根据设计方案进行设计和制作，将想法变为现实。
4
检查阶段
评估设计的有效性和实用性，进行必要的修改和改进。
六、设计的类型
1 建筑设计
创造具有功能和美感的建筑结构和空间。
2 媒体设计
3 网页设计
设计具有传媒形式的作品，如海报、平面广告等。
设计用户友好的网页界面，提供良好的用户体验。
艺术史
艺术史研究不同文化和时期的艺术作品，为设计提供了丰富的灵感和参考。
心理学
心理学研究人的思维、感知和行为，为设计考虑用户的需求和感受提供了依据。
人机工程学
人机工程学研究人类与机器交互的过程，对设计人性化的产品和界面至关重要。
四、设计的要素
功能
设计的首要考虑因素，产品或作品应能满足用户的需求和目标。
4 沟通技巧
与客户和团队有效沟通，能够清晰表达设计思想。
5 团队合作精神
能够与他人合作，共同完成设计项目。
八、设计的未来
1 设计趋势
数字化、可持续性和用户体验将成为未来设计的重要趋势。
2 设计的社会责任
设计师应该考虑产品的社会影响，关注环境和社会可持续发展。

材料制备新技术PPT课件

材料制备新技术
（4）机械合金化（Mechanical Alloying, MA）高能球磨，颗粒与颗粒之间、颗粒与球之间强烈、频
繁的碰撞，产生颗粒间反复的冷焊和断裂。
（5）高温自蔓延合成技术（Self-Propagation HighTemperature Synthesis, SHS）
利用原料间的化学反应热来进行化合物粉的合成，也可以用于烧结、焊接、涂层。
激光束一层一层烧结粉末。快速原型制作技术。
材料制备新技术
（3）热振荡活化烧结（Heat Shock Activated Sintering）（4）微波烧结（Micro Wave Sintering）
材料制备新技术
（5）等离子体烧结（Plasma Sintering）放电等离子体烧结、等离子体活化烧结、脉冲电流
制得粉末：球形，粒度分布窄，粒度小（小于 50微米）
材料制备新技术
（ 3 ）真空雾化（ Vacuum Atomization）一定气压下，含有过饱和气体的金属熔体突然暴露于真空中由于气体的迅速膨胀使液体金属雾化成粉。也称为熔体气体雾化（Soluble Gas Atomization）；熔体爆炸雾化（Melt Explosion Technique）
材料制备新技术
2.1.3 烧结新技术（1）电场活化烧结（Field Activated Sintering Technique）
电场活化烧结技术(FAST)是指在烧结时施加电场。施加电场可以固结难以烧结的粉末，比传统烧结温度低、时间短、制品密度高、质量好。（2）选择激光烧结（Selective Laser Sintering）
材料制备新技术
(8)树脂传递模塑
材料制备新技术

分子束外延技术MBE的原理及其制备先进材料的研究进展PPT课件

虽然硅基InN材料在性能和应用方面有种种优势，但是目前研究进展并不顺利。一方面，六方InN材料沿a轴方向与Si(111)衬底仍存在约8％的晶格失配，外延过程中会引人大量的缺陷；另一方面，InN材料具有较低的分解温度和较高的氮平衡蒸气压从而导致高质量的InN材料很难制备。
此时，利用MBE技术通过低温外延InN或高温外延AlN作为缓冲层是提高 InN材料质量的有效途径。
第11页/共20页
MBE前沿介绍
北京科技大学的研究团队设计了如下实验方案：
设备：Veeco公司生产的Gen20A 全固态MBE 系统；目标物：GaN0.03As0.97/In0.09 Ga0.91As短周期超晶格结构；原料：生长过程是在半绝缘GaAs 衬底的(001)面上进行的,Si和Be分别作为GaAs 的n 型和p 型掺杂源。工艺：生长之前,需在生长室内对GaAs衬底进行高温( ~ 600 ℃) 脱氧处理10min;然后,将GaAs衬底温度从600℃降为580 ℃,生长300nm厚度的GaAs缓冲层以获得更好的外延生长表面;最后,将生长温度降至480℃,进行GaNAs/ InGaAs超晶格的生长和后续电池中10 周期数的 GaNAs/ InGaAs超晶格有源区的生长。（GaNAs/InGaAs 超晶格中阱层和垒层厚度相同,总厚度为0. 2 μm。在总厚度不变的条件下,周期厚度在6 ~30 nm之间变化。）
第5页/共20页
荧光屏
MBE原理—系统
束源炉
MBE系统略图
第6页/共20页
MBE原理—系统
反射高能电子衍射仪（Reflection High—Energe Electron Diffraction ，RHEED）是十分重要的设备。高能电子枪发射电子束以1~3°掠射到基片表面后，经表面晶格衍射在荧光屏上产生的衍射条纹可以直接反映薄膜的结晶性和表面形貌，衍射强度随表面的粗糙度发生变化，振荡反映了薄膜的层状外延生长和外延生长的单胞层数。

材料设计的原理与方法

材料设计的原理与方法摘要:材料设计是现代材料研制过程中必须首要解决的问题，是材料设计由定性化向定量化方向发展的必然趋势，本文论述了材料设计的定义、范畴和发展现状, 并对材料设计中的各种理论方法进行了详细论述和举例，在此基础上对该领域的发展提出了若干建议。

关键词:材料设计；理论；方法0引言材料设计是材料科学中的一个新兴分支，其内容是应用已有的知识与技术研制具有预期性能的新材料。

它的提出始于50年代，从70年代末期开始有了迅速的发展，特别是近几年来，已经有了不少引人注目的成果，越来越受到发达国家的重视。

生物技术、信息技术和新材料的发展是现代科学技术发展的三大支柱，其中新材料的发展是当代高新技术的基础，也是现代工业的基石，因此人们对材料的研究、开发和性能提出了越来越高的要求。

然而长期以来，材料研究主要采用“炒菜筛选法”或“试错法”，这一般需要依赖大量的试验，造成人力、物力和资源的浪费，设计周期也较长。

随着科学技术的发展，一些新的试验设备和方法的出现以及固体理论、分子动力学和计算机模拟等技术的发展，为材料设计提供了理论依据和强有力的技术支持。

近年来的材料研究表明，将现代新技术用于材料设计，则可用较少的试验获得较为理想的材料，达到事半功倍的效果。

1材料设计的定义与范畴1.1材料设计的定义材料设计的设想始于20世纪50年代，前苏联科学家进行了初期的研究，在理论上提出了人工半导体超晶格的概念。

到1985年,日本学者山岛良绩正式提出了“材料设计学”这一专门的研究方向,将材料设计定义为利用现有的材料、科学知识和实践经验，通过分析和综合,创造出满足特殊要求的新材料的一种活动过程, 其目的是改进已有的材料和创造新材料。

现在材料设计已基本上形成一套特殊的方法,就是根据性能要求确定设计目标,有效地利用现有资源，通过成份、结构、组织、合成和工艺过程的合理设计来制造材料。

其中，关键是材料的成份、结构和组织的设计。

1.2材料设计的研究范畴材料设计的研究范畴按研究对象的空间尺度不同可划分为4个层次，即电子层次、原子与分子层次、微观结构组织和宏观层次，如图1所示。

2024版《建筑材料说课》PPT课件

钢木结构的应用
钢木混合结构
结合钢材和木材的优点，实现结构的轻量化、高强度和美观性。
钢结构住宅体系
采用钢材作为主要承重构件，搭配木材进行装饰和分隔，实现住宅的工业化、标准化生产。
木结构建筑
采用木材作为主要结构材料，具有环保、节能、舒适等优点，适用于别墅、度假村等建筑。
05
CATALOGUE
的理解。
工程案例分析
结合工程实例进行分析，提高学生运用所学知识解决实际问
题的能力。
多媒体教学
运用PPT课件、视频等多媒体手段辅助教学，提高教学效果。
02
CATALOGUE
建筑材料基础知识
建筑材料的分类
按化学成分分类
无机材料（如水泥、石材等）、有机材料（如木材、塑料等）、复合材料（如钢筋混凝土、玻璃
• 硅藻泥：具有净化空气、调节湿度等功能，适合对环保要求高的场所。
内墙、顶棚装饰材料
1 2
石膏板
质轻，防火，易加工，适合各种造型的吊顶。
PVC板
防水，防潮，易清洁，适合厨房、卫生间等潮湿场所。
3
铝扣板质轻，防火，耐腐蚀，适合工业风格的装修。
外墙、地面装饰材料
外墙砖
耐候性强，色彩丰富，适合各种建筑风格。
培养选材与应用能力
培养学生根据工程要求合理选用建筑材料的能力，以及运用所学知识解决实际工程问题的能力。
熟悉常用建筑材料
介绍常用建筑材料的种类、规格、性能及使用范围，为学生今后从事建筑工程设计与施工打下基础。
课程内容与结构
建筑材料的基本性质
包括材料的物理性质、力学性质、耐久性等。
新型建筑材料
通过雨水收集系统，将雨水收集起来用于建筑内的冲厕、绿化等用途，节约水资源。

后现代主义设计PPT幻灯片课件

18
美国新奥尔良市意大利广场这座建筑位于美国南方新奥尔良市意大利裔居民集中地区，供那里的居民休息和举行节
日庆典之用，1978年建成。广场的设计由美国建筑师查尔斯·摩尔和佩雷斯事务所合作完19成。查尔斯·摩尔被认为是美国后现代主义建筑的代表人物之一。
AT&T Headquarters
Architect: Philip Johnson with partner John Burgee 1984
32
进入室内是以绿色为主色调的门厅。在门厅旁边设置了弧形的条形座椅，和惯用的传统正规的光滑石材不同，斯特林在这里使用了原色的绿色橡胶地面。以明快和鲜艳的色彩为主导的室内设计，让人觉得逛美术馆不再是一件很严肃的事情。
33
（4）尼迈耶尔（Oscar Niemeyer 1907-）[巴西] 1988年获得普利兹克建筑奖
作品的最大特色是，直线条少，弧线多
尼迈耶尔博物馆(2002)
大教堂(1970) 陆军总司令部(1968)
34
尼迈耶的建筑设计重视形的表现,他认为:“当一种形式产生美时，它就成为建筑中功能的、因而也是基本的东西。”
35
“被传统的东西所束缚，那么就不可能有自己的东西，不能形成自己的风格。”
（4）尼迈耶尔（Oscar Niemeyer ）[巴西]
2.文脉：所谓文脉，在语言学中指文学中的“上下文”。就是使用语言的此情此景与前言后语。设计中译作“文脉”，更多的应理解为文化上的脉络，文化的承启关系。
6
一、后现代主义设计的特征及理论探索
1.后现代主义设计的特征（1）反对设计单一化，主张设计形式多样化。（2）反对理性主义，关注人性。主张以游戏的心态设计，加强设计手段的含糊性、戏谑性、娱乐性。

材料科学基础教案PPT学习教案精选全文

第30页/共125页
教学难点
1. 晶体结构； 2. 合金相结构 3. 高分子材料、陶瓷材料的结构特点；
第31页/共125页
教学过程
一、复习上一节内容二、导入新课三、讲授新课四、小结五、思考题六、作业
第32页/共125页
复习上一节内容
1、材料科学在国民经济中的重要地位是什么？ 2、如何对工程材料进行分类？
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学时分配
1．讲课 50 2．实验 10 3．课堂讨论 2 4．机动 1
总学时 63
第10页/共125页
教学过程
1. 后次复习前次概念 2. 本次讲授内容的引入 3. 新教学内容的讲授过程 4. 小结 5. 思考题第11页/共125页 6．作业
实验内容
1．金相试样的制备 2．金相显微镜的使用 3．铁碳合金平衡组织观察 4．金相摄影 5．金属塑性变形与再结晶 6．位错腐蚀坑观察
属工艺学和金工教学实习为基础的课程，在学习时应联系上述基础课程的有关内容，以加深对本课程内容的理解。同时本课程是材料科学与工程的基础，在今后学习有关专业课程时，还应经常联系本书的有关内容，以便进一步掌握所学的知识。
第5页/共125页
教学指导思想
1. 从材料科学与工程材料应用的角度出发讲授《材料科学基础》，体现21世纪教学理念、教学改革精神和世界工程教育思想。 2. 严格按《材料科学基础》教学大纲及《材料科学基础实验大纲》进行教学，注意课程内容的准确定位和整体优化。 3. 开设的实验及课堂讨论应有利于学生分析问题、解决问题的能力及创新能力培养。
材料科学基础教案PPT课件
会计学
1
第一部分前言
材料科学是研究材料的化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间关系及变化规律的一门科学。材料科学基础的任务是根据工程和科学技术发展的需要设计研制新型工程材料；解决材料制备原理和工艺方法，获取可供使用的工程材料；解决材料在加工和使用过程中组织结构和性能变化的微观机理，从中找出合宜的加工工艺、强化工艺和延寿措施；创新测试材料成分、组织结构和性能的方法，完善测试技术；合理地选择和使用工程材料。

现代设计理论与方法第8章绿色设计

• 在国与国之间进行贸易时，有些工业发达国家会利用其先进技术和环境优势、实行他们的所谓“环境标志”或“绿色标志”，制造一种最大的非关税贸易壁垒，即“绿色贸易壁垒”，使发展中国家面临不利的贸易态势。 • 没有绿色标志的产品，一些发达国家就会拒绝进口，在价格和关税方面也不给予优惠，并采取歧视性待遇从而使发展中国家蒙受巨大的经济损失。 • 为了克服这种绿色贸易壁垒，我们所能做的就是大力提倡绿色设计，从根本上实现产品的绿色性。
（3）面向拆卸的设计
表8-2可拆卸性设计准则
目标设计准则
减少所用材料的种类、采用互相兼容的材料、尽减少拆卸的工作量将各部件结合成模块、将有害材料组装成特定量模块、有价值及可重复使用的零件应容易拆卸产品可预见性易于拆卸易于分离减少多样性避免易老化及腐蚀材料的连接、避免零部件被污染和腐蚀减少紧固件数量、尽量采用相同的紧固方法、易于接近拆卸点、避免在塑料部件中嵌入金属件尽量避免二次处理（油漆、涂层、电镀等）、对不同材料进行标识或用颜色加以识别利用标准零部件、最大程度的减少紧固件类型
第8章绿色设计
张东编写
§8.1 概述
• 绿色设计（Green Design）是20世纪80末出现的一股国际设计潮流，绿色设计反映了人们对于现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思，同时也体现了设计师道德和社会责任心的回归。 • 绿色设计的兴起和广泛应用正逐步改变着一贯以来以大量消耗资源为主的经济增长方式，改变着人们的生活方式和消费观念，它为人们提供了一种解决人-机-环境关系协调的系统设计方法，是可持续发展的必然要求。
§8.3 绿色设计的原则与方法 §8.3.1 绿色设计与传统产品设计
• 绿色设计是这样一种设计，即在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性（可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等），并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本功能、使用寿命、质量等。 • 绿色设计要求在设计产品时必须按环境保护的指标选用合理的原材料、结构和工艺，在制造和使用过程中降低能耗、不产生毒副作用，其产品易于拆卸和回收，回收的材料可用于再生产。

材料结构分析技术-绪论 PPT课件

材料结构分析技术绪论
3. 材料微观结构对材料性能的影响
– 同样成分材料——工艺（制备、处理）不同— —性能不同
– 原因——材料微观结构不同！
例如：钢——Fe-C 退火状态：强度硬度低、塑性韧性高淬火状态：强度硬度高、塑性韧性低
Why?——结构不同！
退火状态：主要是F（铁素体）-体心立方结构
淬火状态：主要是M（马氏体）-体心四方结构
结构材料的结构分析工作是非常重要的！
材料结构分析技术绪论
2. 材料结构
结构具有不同层次：
•宏观结构——力学、材料力学 •细观结构——复合材料、复合材料力学 •微观结构——原子、分子、原子团的排列结构晶体长程有序结构，非晶短程序结构等 •介观结构——100-102nm尺度上的结构-纳米结构 •原子结构 •…………
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材料结构分析技术
第一章 X射线衍射分析技术基础
1.1 X射线衍射方法
I0，λ
衍
射
晶体
1. Laue法——连续X射线-不动的单晶体——单晶体位向确定
2. 转晶法——单色X射线-转动（摆动）的单晶体——晶体结构
3. 粉末法——X射线-多晶体（或粉末）——与材料结构有关的测定分析如：点阵类型、点阵常数、宏观微观残余应力、微晶尺寸、固溶体分析、相图、结晶度、定性定量物相分析、择优取向分析，晶体结构测定…………
材料结构分析技术绪论
5. 参考资料
10) 刘文西，黄孝瑛，陈玉如. 材料结构的电子显微分析，天津：天津大学出版社，1989年12月
11) 白春礼主编. 扫描隧道显微术及其应用. 上海：上海科学技术出版社，1992年10月
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第1篇室内装修材料与构造ppt课件

施工人员对材料处理和做法
形成制造过程中给予材料的性质
和特征
材料本身性质
23
B. 装修材料与防火
饰面材料
装饰织物重视防火
大型家具
装饰件悬挂物
活动隔断
24
C. 室内空气环境污染与控制
甲醛
苯
25
2. 材料的设计运用 A. 顶棚装修
a. 抹灰类——将膏灰、油漆、乳胶漆、涂料等用手工艺抹灰在顶棚上。（普通吊顶）
4
5
室内装修的使用功能和艺术效果的体现都是需要室内装修材料及室内配套产品选型等环节来实现。从本质上说，装修材料性能选择是基础，构造设计技术是灵魂，材料决定形式，构造源自材料，施工工艺诠释工程质量。
6
室内装修设计具有两方面的表现：
I. 实用功能（实用性）——主要是指满足各个空间的具体使用要求。是建筑的使用功能所决定的。
66
C. 主要设计说明、材料一览表 a. 室内装修材料与构造设计说明（150字左右）。 b. 室内装修做法说明（150左右）。 c. 主要材料一览表（产地、规格、价位）。 d. 家具设备一览表。 e. 灯具设备一览表。 D. 表现手法不限
67
68
第四章室内装修材料与构造设计相关知识第一节建筑材料基本知识
12
当今——建筑材料的发展必须遵循可持续发展，大力倡导发展绿色装修材料（环保材料、节能材料、循环利用材料）。
13
三．发展绿色装修材料
绿色材料——生态材料、环保型材料和健康型材料。什么是绿色材料呢？
不用或慎用自然资源，保护大自然生态平衡；利用清洁无污染的生产技术，保持室内环境清洁；发展健康、标准型装修材料有利于环境保护和人体健康，并可以循环使用。

材料现代分析方法ppt课件

聚合物分子运动的测定——分子运动方式不同会导致聚合物所处的力学状态发生改变——转变。每种聚合物都有其特定的转变。研究聚合物的松弛与转变可以帮助人们了解聚合物的结构，建立结构与性能之间的关系。
.
31
5.1聚合物结构的分析表征——
链结构——红外光谱、紫外光谱、荧光光谱、拉曼光谱、电子能谱、核磁共振、顺磁共振、X射线衍射（广角）、电子衍射、中子散射……；
島津EPMA-1600
.
25
EDS应用举例（能量色散型X射线谱，Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy ）
不良品
良品
齿轮疲劳失效，是由于渗碳处理不均匀，根本原因在于硅的偏聚。
浸炭不良部
不良品
.
Ｃ
良品
Ｓｉ
26
XPS X射线光电子能谱
.
27
3.4 分子结构分析
光学显微镜
分辨率
1000 0 10
扫描探针显微镜扫描电子显微镜
观察倍率 ×10000000 ×1000000 ×100000 ×10000 ×1000 ×100 ×10
1000
100
10
1
0.1 ｎｍ
1
0.1 0.01 0.001 0.0001 μｍ
.
13
OM
Ni-Cr合金的铸造组织
.
14
SEM
“材料性能”主要研究性能的评价方法、测试方法及影响因素。
.
5
材料分析方法定义
广义：包括
技术路线
实验技术
数据分析
狭义：某一种测试方法，如：
X射线衍射方法
电子显微术
红外光谱分析
核磁共振分析等

现代设计理论和方法-4c

4、直达思维和旁通思维直达思维：在思考解决问题时，始终不脱离问题情境和要求。直达思维解决较简单的问题特别有效。旁通思维：通过细致分析，把问题转换为另一领域的等价问题。旁通思维抓住问题的本质，通过类比、置换、模拟等方法创造新构思方案。司马光砸缸、圆珠笔芯两种思维往往先使用直达思维无效，才改用旁通思维，但又回归到直达思维，面对问题提出创新方案。
美国心理学家试验发现，推迟判断，在集体思考问题时可多产生70％的新设想，在个人思考问题时可多产生90％的新设想。智力激励会特别强调，与会者在会上不要使用诸如“这根本行不通! ‖―这个想法太荒唐了! ‖ ―这个方案真是绝了! ‖之类的“扼杀句”或“捧杀句”。对设想的评判，应等到大家畅谈结束后，再组织有关人士进行分析。
逻辑思维善于分解事物，进行综合、归纳、演绎、推理。
非逻辑思维：灵活自由，往往能突破常规，引发事物的潜性质和特殊功能，产生新颖独创的构思。非逻辑思维的基本形式是：由一事物引发，想到常规中似乎完全无关的另一事物的联想力；加工改造原有形象，产生新形象的想象力；受激直接领悟事物本质的洞察力；在偶然机遇使人着迷于问题时的全部积极心理活动突然连锁激发，不能控制，潜意识进入显意识，爆发出创新火花的灵感。
抽象思维（逻辑思维）凭借概念、判断、推理而进行的反映客观现实的思维活动，基本由左脑进行。
人：男人、女人、胖人、瘦人、伟人、凡人（大脑、会行走、产生-死亡、吃东西等）
抽象思维较严密，在新的条件下，也可通过逻辑推理产生创新构思。
两种思维通过联接左、右脑互相作用，相互渗透，二者结合能产生更多的创新成果。
3) 以量求质原则在设想问题时，越是增加设想的数量，就越有可能获得有价值的创意。试验表明，一批设想的后半部分的价值要比前半部分高78％。智力激励法强调与会者要在规定的时间内加快思维的流畅性、灵活性和求异性，尽可能多而广地提出有一定水平的新设想，以大量的设想来保证质量较高的设想的存在。

计算材料学-之-材料设计、计算及模拟ppt课件

17
主要内容
计算材料学的起源计算材料学的方法计算材料学的应用
18
材料研究中的尺度（时间和空间）
空间尺度
纳观原子层次微观小于晶粒尺寸介观晶粒尺寸大小宏观宏观试样尺寸
时间尺度
原子振动频率宏观时间尺度
19
空间尺度
20
21
聚合物中的空间和时间尺度
Bond lengths, atomic radii ~ 0.1 nm
结晶、生长、织构、凝固
10-9-10-4 位错动力学
塑性、微结构、位错分布
10-9-10-5
动力学金兹堡-朗道型相场模型
扩散、晶界、晶粒粗化
10-9-10-5 多态动力学波茨模型
结晶、生长、相变、织构
25
空间尺度 /m
10-5-100
模拟方法
有限元、有限差分、线性迭代
典型应用
宏观尺度场方程的平均解
Conformat. transitions 10-11 s
Longest relaxation time 10-3 s
Phase/ microphase separation 1s
Physical ageing
(Τ < Τg-20οC)
1 2y2r
材料设计的层次
23
典型模拟方法
空间尺度 /m
模拟方法
10-10-10-
6
MetropHale Waihona Puke lis MC10-10-10-
6
集团变分法
10-10-10-
6
Ising模型
10-10-10- Bragg-Williams-
6
Gorsky模型
10-10-10-

材料科学导论ppt课件

➢ 20世纪70年代，人们把材料科学与能源科学和信息科学并列，称作现代文明的三大支柱
➢ 20世纪80年代，又把新材料技术、信息技术、生物技术作为新技术革命的主要标志
9
二、材料的分类
❖ 用途：结构材料、功能材料 ❖ 结晶状态：单晶材料、多晶材料、非晶态材料 ❖ 几何形态：三维材料、二维材料、一维材料和
11
普通陶瓷的分类
12
三、材料与人类文明
➢ 材料的发展史，就是人类社会的发展史 ➢ 材料的发展史，就是科学技术的发展史 ➢ 历史学家根据当时所使用的最重要材料来命名
早期人类时代（如：石器、青铜、铁器时代）
13
材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。
14
1. 石器时代（Stone Age）（1）天然材料
31
后周（953年）沧州铁狮（中国现存最早的大型铸件艺术品，重约40吨）
32
湖北当阳宋代铁塔（不用砖石木料，完全用生铁铸成，重53吨，不加焊接；形体瘦削挺拔，稳健玲珑；塔身向北倾
斜，以抵御北风）
33
钢
❖ 含碳量在0.0218~2.11%之间的铁碳合金称为钢 ❖ 冶炼温度更高，强度更高，用途更广 ❖ 距今1800年前出现了两步炼钢技术，即先炼成
材料科学和材料工程紧密联系，它们之间没有明显的界线；在解决实际问题中，不能将科学因素和工程因素独立考虑。
6
材料科学
设备工艺
结构
性能构件行为
材料工程材料科学与工程是研究有关材料的成分、结构和制造工艺与其性能和使用性能间相互关系的知识及这些知识的应用，是一门应用基础科学。
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材料科学与工程的四要素
从兴隆战国铁器遗址中发掘出了浇铸农具用的铁模，冶铸技术已由泥砂造型水平进入铁模铸造的高级阶段。

材料设计—26-密度泛函理论-赝势

从opw出发我们找到了一个赝的波动方程它与晶体严格的薛定谔方程具有相同的能量本征值但是其势能以及波函数相对于真实的都被平滑了所以此时我们完全可以用平面波来展开赝波函数了
赝势方法
Pseudopotential (PS)
赝势的构造
正交化平面波法中的正交项起到了抵消势能的作用，
给出了一个比真实势弱得多的有效势。在此基础上，菲利普（J. C. Phillips）和克雷曼（L. Kleinman）于 1959年发展了所谓的赝势方法。将正交化平面波法的波函数改写为：
比如海因(Heine)将离子实区的势用一个方阱模型去代替，简
单取为：
其中Al和a M是可调参量。
从OPW出发，我们找到了一个赝的波动方程，它与晶体严格的薛定谔方程具有相同的能量本征值，但是其势能以及波函数相对于真实的都被平滑了，所以此时我们完全可以用平面波来展开赝波函数了。在真实计算中，我们先要计算赝势U，然后求解赝波动方程，最后得到的能量本征值就是真实的能量本征值。当然波函数不是真实的波函数。
氧的2p轨道
超软赝势一般对于较“硬”的元素也可以得到较“软”的波函数，从而可以减少平面波数目，减少计算量。当然由于去掉了模守恒条件，USPP在形式上相对复杂一些，在计算电荷密度时候需要进行补偿等。
赝势的好坏
结果是否准确
计算量大小
可移植性好坏
产生赝势是一个十分需要经验的事情，产生的赝势一般需要严格的测试，才能用于实际计算！
赝势的类型
经验赝势（用实验数据拟合几个V，经验）
模型赝势（半经验）模守恒赝势
超软赝势模守恒赝势（no源自m conserving pseudopotential, NCPP）
从密度泛函理论的观点，人们希望得到没有任何经验参数的赝势，即所谓的第一性原理从头算原子赝势。1979年，D. R. Hamann等提出的NCPP就是一种产生从头算原子赝势具体方法。