计算机在材料科学中的应用期末考试试题

一、请总结出计算机在材料科学与工程中至少5个方面的典型应用。

1网络与资源的应用：强大的网络搜索引擎可以帮助用户快速而有效地获取相关信息，提高能工作效率，并且在网络上共享信息和资源。

2.实验方案设计、模型与数据处理。如：正交试验设计与分析，数据回归分析）。

3.计算机辅助材料设计与工艺模拟。如：多尺度材料设计与模拟，材料加工过程模拟仿真ABINIT THERMO-CALC，ANSYS

4材料研究与生产过程中的自动检测与过程控制，这样不仅降低了操作人员劳动速度，显著地改善了产品质量，提高了加工精度，而且大幅提高了生产率。

5 .用于材料物相、微结构、物理、化学性质检测分析：

6计算机在材料教育中发挥着越来越大的作用，能模拟出易于学生学生理解和接受的图表，使课堂教学形象生动，教学效果和效率提高，

二 polyflow

功能：POLYFLOW是采用有限元法，主要针对豁性和勃弹性的流体进行流动问题模拟的CFD 软件，其基本的程序结构如图1一12所示。作为FLUENT的一个组件，它具有强大的解决非牛顿流体及非线性问题的能力，且具有多种流动模型，可以解决聚合物、食品、玻璃等加工过程中遇到的多种等温/非等温、二维/三维、稳态/非稳态的流动问题，可以用于聚合物的挤出、吹塑、拉丝、层流混合、涂层过程中的流动、传热和化学反应问题。

特点：POLYFLOW软件具有以下特点：

●主要包括几个模块：POLYFLOW；POLYDATA POLYSTAT，它们由一个主控程序POLYMAN来执行。

●具有多种多样的粘性模型、内容丰富的粘弹性材料库，这个数据库每年都在不断地进行更新。

●在模拟复杂的流变特性流体或者粘弹性流体的时候，主要具有三种模型：广义牛顿模型；屈服应力模型；粘弹性模型（拥有多种可扩展的特性）。

●所采用的变形网格、接触算法、以及网格重叠技术，保证了计算结果的准确性。

●与GAMBIT、IDEAE、PATPAN都具有数据接口，可以使用他们生成的网格，并且POLYFLOW内部嵌套GAMBIT软件。支持多种类型的网格，如四面体、五面体、六面体、三角形、四边形，组合网格等。

●吹塑过程中的壳体模型大大减少了工程师的工作量，只需要通过简单地设定、计算，就可以得到吹塑以后各个部位的厚度、剪切应力、温度等在吹塑过程中的重要指标参数。

●在计算挤出过程中的材料混合问题时，使用自由面的方法，多种的自由面类型为模拟多种类型的挤出混合问题建立了良好的基础。

●可以用来模拟玻璃熔炉中的电加热问题，并且可以将过程中的导电率定义为温度的函数。