计算机基础与数值模拟
数值模拟基础及技术方法ppt课件
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求实 创新 超越
REALITY，INNOVATION,TRANSCENDENCY
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四、网格模型格块属性
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定义网格模型格块属性
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网格模型格块属性
•描述各网格格块的大小尺寸和深度的参数称为几何参数。 •用来指定几何参数的关键字是：对于笛卡儿网格是TOPS，DX（或 DXV），DY（或DYV）；对于径向网格是TOPS，DR（或DRV），DTHETA （或DTHETAV）和DZ；对于角点网格是COORD和ZCORN。 •描述孔隙度、渗透率的参数称为属性参数。 •描述属性的参数是：PORO（），PERMX（Kx），PERMY（Ky）， PERMZ（Kz）。 •净厚比可以用关键字NTG（净厚比率）或DZNET（净厚度）来定义。 •用来显式定义一个网格是否是有效网格的关键字是ACTNUM。对于无 效网格，此值为0；对于有效网格则有一个统一的值。
战略地位 不确定性 资金密集
复杂性 高 高 高 未知性 风 技 效 间接性 险 术 益 一次性
仿真工具
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2、各种仿真工具优缺点
仿真工具
•室 内 实 验 •矿 场 试 验 •数 值 模 拟
周 期
相 似 性
费 用
重 复 性
代 表 性
短
好
低
一
次
差
长
好
高
一
次
中
短
好
低
无 限
好
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网格数据读取规则
•对于3D网格，网格块和节点是按照从左到右，从后到前，从 上到下的顺序排列的。 •网格的起始点并不是一定要从网格块（1，1，1）开始。 •X，Y，Z轴并不是一定要与I，J，K方向平行。
数值模拟的概念与方法
他对中科院计算数学所的研究生们说：“从采矿、水库大坝到地下隧道 工程等，世界各国的工程师面临太多的危险。在这些方面，数学是非常有用 的，我们周围的人都需要数学。我希望下一代的数学家们，特别是你们，站 在计算数学与工程之间，最重要的是用发明出的一些数学方法和工具，写出 很好的教科书，把数学交给工程师，追上这个时代。”
且计算精度、计算效率高， 更适用于均质材料和线性性 态情况。
➢软件：Examine2D、Examine3D
C 离散单元法（DEM）
岩体往往为众多的节理或结构面所切割，在某些情况下， 岩体不能视为连续介质，具有明显的不连续性，很难用连 续介质力学方法如有限单元法来处理。
离散单元法是处理非连续介质力学的数值方法，特别适用 于节理岩体的应力分析，在土木工程方面应用广泛，尤其 在边坡稳定分析方面。
.点 (质量)
. . 线(弹簧，梁，杆，间隙)
面 (薄壳, 二维实体,
.. .. 轴对称实体)
.. . .... 体(三维实体)
节点自由度是随连接该节点 单元类型 变化的。
J
三维杆单元 (铰接)
UX, UY, UZ
I
I
L
K
二维或轴对称实体单元
L
UX, UY
I
I
J
P M
L
I
O 三维实体结构单元
N
UX, UY, UZ
载荷 约束
节点 单元
UY ROTY
ROTZ UZ
UX ROTX
结构 DOFs
数值模拟的概念与方法
数值模拟的概念与方法数值模拟是利用计算机和数值方法对真实世界或抽象模型的问题进行仿真和求解的一种方法。
数值模拟已经广泛应用于科学、工程、经济等领域，帮助人们理解复杂系统的行为、研究问题的性质，并能在其中一种程度上指导实际问题的解决。
首先，离散化是将现实中的连续问题转化为离散的数值问题。
连续问题通过将时间或空间分成有限个部分，用数值代替函数来描述物体的状态或行为，从而将问题转化为有限个运算的步骤。
其次，建立数值模型是在离散化的基础上构建数学模型。
通过分析问题的性质和特点，选择适当的数学方法和数值方法，将问题转化为数学模型。
数值模型通常采用偏微分方程、代数方程、差分方程等形式进行描述。
然后，选择数值方法是指根据问题的特点和数值模型的形式，选择适当的数值方法来求解问题。
常用的数值方法包括有限差分法、有限元法、蒙特卡洛方法等。
选择合适的方法能够提高模拟的准确性和效率。
最后，编写数值程序是将数值模型和数值方法转化为具体的计算机程序。
编写程序需要考虑计算精度、计算效率、程序可读性等因素，程序的正确性对于数值模拟能否得到准确结果至关重要。
在数值模拟中，常常需要进行数值实验和验证。
数值实验是通过选取一组预先设定的输入条件和参数来进行模型仿真，观察模型的输出行为和结果，进而评估模型的可靠性和有效性。
验证是将数值模拟的结果与真实数据进行比较，检验模拟结果的准确性和可信性。
数值实验和验证是数值模拟过程中的不可或缺的环节。
数值模拟能够模拟各种现象和问题，比如流体力学、结构力学、电磁场、量子力学和经济学等。
数值模拟在科学研究、工程设计和决策制定中具有重要作用。
通过数值模拟，人们可以对复杂系统进行分析和预测，优化设计方案，减少试错成本，加快产品开发进程，同时也可以促进科学理论的发展和创新。
此外，数值模拟也存在着一些限制和挑战。
首先，数值模拟需要建立适当的数学模型，但有些问题的模型较复杂，难以准确描述或存在数学上的困难。
其次，数值模拟需要进行大量的计算，对计算机的计算能力和存储能力要求较高，而大规模的模拟可能需要花费很长的时间和计算资源。
计算机应用基础模拟考试题
计算机应用基础（专科）模拟试题（A）一、选择题（40分）1、在计算机存储中 1GB 表示______。
A、1000 KBB、1024 KBC、1000 MBD、1024 MB2、十进制数 102 转换为二进制数是______。
A、 1100111B、 1100110C、 1100001D、 10111103、ASCII 码用于表示______编码。
A、模拟B、字符C、数字D、数模4、计算机的核心部件是______。
A、主存B、主机C、 CPUD、主板5、RAM的特点是______。
A、可以任意地读写B、只能读不能写C、只能写不能读D、内容不能修改6、与外存储器相比内存储器______。
A、存储量大，处理速度较快B、存储量小，处理速度较快C、存储量大，处理速度较慢D、存储量小，处理速度较慢7、计算机中数据存储的最小单位是______。
A、 BITB、 BYTEC、 WORDD、 CHAR8、关于重新启动计算机系统，以下______是错误的。
A、按ResetB、按<Ctrl>+<Alt>+<Del>(先后两次)C、关掉主机电源，经过一段时间后再打开D、按<Ctrl>+<Break>9、在WindowsXP中，文件标识符由______组成。
A、盘符、文件名B、盘符、路径、文件名C、盘符、路径、文件主名D、盘符、路径10、在WindowsXP中，以下______是正确的。
A、文件名的长度没有限制B、英文字母在文件名中既可以用大写，也可以用小写C、英文字母在文件名中只能用大写，小写无效D、英文字母在文件名中只能小写，大写无效11、Windows XP的“桌面”指的是______。
A、整个屏幕B、全部窗口C、一个窗口D、活动窗口12、在Word主窗口呈最大化显示时，该窗口的右上角可以同时显示的按钮是_____。
A、最小化、还原、最大化B、还原、最大化和关闭C、最小化、还原和关闭D、还原和最大化13、如果想在Word主窗口中显示常用工具按钮，应当使用的菜单是______。
科学计算与数值模拟在工程设计中的应用
科学计算与数值模拟在工程设计中的应用工程设计的基础在于科学计算与数值模拟。
科学计算是指运用计算机数值方法处理、解决各种实际问题的一种方法，而数值模拟则是指利用数学模型进行计算机仿真来还原实际问题，进而推进进一步的工程设计优化。
下面将从科学计算和数值模拟的角度，探讨它们在工程设计中的应用。
一、科学计算在工程设计中的应用科学计算是指在计算机上采用计算方法来解决问题的一种方法。
在工程设计中，它可以应用于以下三个方面：1. 分析问题在工程设计中，我们常会遇到或工程本身，或工程环境等固有物理或机理性质所决定的问题。
这时，我们便需要运用科学计算的方法，来分析这些问题的性质，并加以合理的解决方案。
例如，若我们要进行道路设计时，需要考虑每段路段的坡度、曲率、坡度距等问题。
通过科学计算，我们可以对这些问题进行优化，并得到最佳解。
2. 优化设计在具体的工程实践中，我们常常需要针对工程设计中的诸多问题进行优化设计。
这些问题可能涉及到不同因素的综合影响，如费用、效率、品质等。
通过科学计算的方案，我们可以建立相关数学模型，以此作为依据，进一步推进工程优化设计。
例如，在房屋设计中，我们通常需要考虑楼体的结构和材料等因素的综合影响。
通过科学计算，我们可以更好地优化设计方案。
3. 输送信息在现代工程设计中，传送信息的速度和效率往往是我们非常关心的因素。
科学计算不仅可以加速信息高速运行速度，也可以建立信息传动基础。
通过科学计算，我们可以进行海量数据的处理和存储，实现信息的高效加工和传递。
例如，在制造园地，计算机定制化生产，可以避免库存过多的问题，提高库存周转率。
二、数值模拟在工程设计中的应用数值模拟是指利用计算机仿真方法，将现实世界交给计算机来进行还原。
在工程设计中，数值模拟与科学计算有紧密的联系，它可以很好地处理工程中的复杂问题。
以下是几个数值模拟在工程设计中的应用：1. 现实试验在工程设计过程中，我们常常需要执行各种实验来了解材料和工艺的特性。
关于数值模拟的一些看法
关于数值模拟的一些看法数值模拟是一种利用数学方法对现实世界进行模拟的技术，它通过建立数学模型，对现象进行抽象和简化，以实现对实际问题的模拟和分析。
数值模拟已经成为现代工程和技术领域中非常重要的工具之一，可以广泛应用于结构分析、流体动力学、热传导、电磁场等领域。
数值模拟具有很多优点，例如可以模拟复杂系统的行为，可以处理多变量和耦合问题，可以预测系统的性能和行为等。
在科学研究、工程设计、优化决策等方面，数值模拟已经成为不可或缺的工具。
然而，数值模拟也存在一些局限性。
首先，数值模拟需要建立数学模型，而模型的精度和可靠性受到多种因素的影响，如模型的简化程度、边界条件的确定、模型的参数等。
其次，数值模拟的计算量往往很大，需要借助高性能计算机或云计算资源来完成，这也会增加成本和时间成本。
此外，数值模拟的结果往往需要进行后处理和解释，这也需要专业知识和技能。
因此，在进行数值模拟时，需要注意以下几点：1.建立合适的数学模型：数学模型是数值模拟的基础，建立合适的模型需要考虑实际问题的特点和边界条件，并进行适当的简化和近似。
2.选择合适的计算方法和软件：数值模拟的计算方法和软件种类繁多，选择合适的计算方法和软件需要考虑问题的复杂性和计算资源的情况。
3.验证和确认模拟结果的可靠性：数值模拟的结果需要经过验证和确认，以保证其可靠性和精度。
4.考虑计算成本和时间成本：数值模拟的计算量和时间成本往往很大，需要考虑计算资源和时间成本的平衡。
5.需要专业的知识和技能：数值模拟需要专业的知识和技能，包括数学、计算机科学、工程等领域的知识和技能。
在应用数值模拟时，需要注意应用的范围和局限性，并根据实际情况选择合适的数值模拟方法和技术。
同时，也需要不断学习和探索新的数值模拟技术和方法，以更好地解决实际问题。
总之，数值模拟是一种非常重要的技术手段，它可以帮助我们解决许多实际问题。
虽然它存在一些局限性，但随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，数值模拟将会越来越成熟和完善。
计算机数值方法教案
计算机数值方法教案第一章：数值方法概述1.1 引言介绍数值方法的定义和重要性解释数值方法与解析方法的区别1.2 数值方法的分类描述直接方法和迭代方法的区别和应用场景讨论数值逼近、数值积分和数值解微分方程等常见数值方法1.3 误差分析介绍误差的定义和来源解释绝对误差、相对误差和机器误差的概念探讨误差估计和误差控制的方法第二章：插值与逼近2.1 插值方法介绍插值的定义和应用场景讨论线性插值、二次插值和样条插值等方法解释插值多项式的构造和性质2.2 逼近方法介绍逼近的定义和目标讨论最佳逼近问题和worst-case 逼近误差的概念探讨常用的逼近算法，如切比雪夫逼近和傅里叶逼近第三章：数值积分3.1 数值积分概述介绍数值积分的定义和重要性解释数值积分与解析积分的关系3.2 梯形规则和辛普森规则介绍梯形规则和辛普森规则的原理和实现探讨误差估计和收敛性分析3.3 高斯求积法介绍高斯求积法的原理和应用场景讨论高斯求积公式的构造和选择第四章：常微分方程的数值解4.1 微分方程的数值解概述介绍微分方程数值解的定义和重要性解释数值解与解析解的区别4.2 初值问题的数值解法讨论Euler法、改进的Euler法和Runge-Kutta法等常见数值解法解释数值解的精度和稳定性4.3 边界值问题的数值解法介绍有限差分法和有限元法等常见数值解法探讨边界条件处理和误差估计第五章：线性代数的数值方法5.1 线性方程组的数值解法介绍高斯消元法、LU分解法和迭代法等常见数值解法解释数值解的收敛性和条件数的概念5.2 特征值问题的数值解法讨论幂法和QR算法等特征值求解方法探讨特征值问题的对称性和奇异性处理5.3 稀疏矩阵和迭代法介绍稀疏矩阵的概念和存储方法讨论迭代法的原理和应用场景，如Jacobi法、Gauss-Seidel法和SOR法第六章：非线性方程和系统的数值解6.1 非线性方程的数值解法介绍牛顿法、弦截法和迭代法等常见数值解法解释数值解的收敛性和局部性条件6.2 非线性系统的数值解法讨论迭代法、牛顿法和拟牛顿法等常见数值解法探讨系统方程的性质和求解策略第七章：最优化问题的数值方法7.1 最优化问题概述介绍最优化问题的定义和目标解释无约束和有约束最优化问题的区别7.2 无约束最优化问题的数值解法讨论梯度下降法、牛顿法和共轭梯度法等常见数值解法探讨最速下降法的收敛性和改进策略7.3 有约束最优化问题的数值解法介绍惩罚函数法、约束梯度法和内点法等常见数值解法探讨约束条件的处理和求解策略第八章：数值模拟和蒙特卡洛方法8.1 数值模拟概述介绍数值模拟的定义和应用场景解释模拟与解析方法的区别和优势8.2 蒙特卡洛方法介绍蒙特卡洛方法的原理和步骤讨论随机数、收敛性分析和误差估计等问题8.3 蒙特卡洛方法的应用探讨蒙特卡洛方法在金融、物理和工程等领域中的应用案例第九章：并行数值方法和计算性能评估9.1 并行数值方法概述介绍并行数值方法的定义和目标解释并行计算的优势和挑战9.2 并行数值计算模型讨论数据并行、任务并行和混合并行等常见并行计算模型探讨并行计算的调度和负载均衡问题9.3 计算性能评估和优化介绍性能评估指标和评估方法探讨性能优化技术和策略，如并行化和向量化等第十章：数值方法的应用案例10.1 数值方法在工程领域的应用讨论数值方法在结构分析、流体力学和电磁场分析等领域的应用案例10.2 数值方法在物理科学领域的应用介绍数值方法在量子力学、分子动力学和宇宙模拟等领域的应用案例10.3 数值方法在数据分析和经济领域的应用探讨数值方法在数据拟合、图像处理和经济预测等领域的应用案例重点和难点解析重点环节1：数值方法与解析方法的区别数值方法依赖于计算机实现，适用于解决复杂或无法解析求解的问题。
计算机仿真与建模方法
计算机仿真与建模方法计算机仿真与建模是一种利用计算机技术来模拟和重现现实系统或过程的方法。
它被广泛应用于各个领域，包括工程、科学、医学、社会科学等。
本文将介绍计算机仿真与建模的基本原理和常见方法，并探讨其在不同领域中的应用。
一、计算机仿真与建模的基本原理计算机仿真与建模的基本原理是通过数学模型来描述现实系统或过程，并运用计算机技术进行模拟和分析。
其基本步骤包括：系统建模、模型验证、仿真实验和结果评估。
1. 系统建模系统建模是计算机仿真与建模的第一步。
它涉及到对待模拟系统的深入了解，包括系统的结构、特性和行为规律等。
建模可以采用不同的方法，如数学建模、物理建模或逻辑建模等，具体选择取决于模拟对象的特点和研究目的。
2. 模型验证模型验证是保证仿真结果准确性的关键环节。
它包括对模型的数学基础、逻辑关系和参数设定进行检验和验证。
验证方法包括对比实测数据、与已有模型对比和理论推导等。
3. 仿真实验仿真实验是计算机仿真与建模的核心环节。
在仿真实验阶段，利用计算机技术对建立的数学模型进行模拟和分析，得到仿真结果。
实验中会根据需要对系统参数进行调整，以观察不同条件下系统的行为变化。
4. 结果评估结果评估是对仿真实验结果进行分析和评价的过程。
评估结果可以与实际系统进行对比，评估仿真模型的可靠性和准确性。
评估结果还可以为实际系统的改进提供参考和指导意见。
二、常见的计算机仿真与建模方法计算机仿真与建模方法有多种，具体的选择取决于模拟对象的特点和研究目的。
以下列举了几种常见的方法：1. 数值模拟方法数值模拟方法是计算机仿真与建模中常用的一种方法。
它通过将实际问题离散化为一系列数学方程，然后利用数值计算方法求解这些方程，得到仿真结果。
数值方法包括有限元法、差分法、有限差分法等，适用于各种工程、物理和科学领域的仿真建模。
2. 离散事件模拟方法离散事件模拟方法是一种基于事件驱动的仿真方法。
它将系统建模为一系列离散的事件，并模拟这些事件的发生时间和处理过程，得到仿真结果。
建筑地基基础设计规
建筑地基基础设计规一、引言建筑地基基础是建筑物的重要组成部分，直接关系到建筑物的安全和稳定性。
本文将从设计原则、设计要求和设计方法三个方面，介绍建筑地基基础设计规。
二、设计原则1.承载能力原则：地基基础应能承受建筑物自身重力及外部荷载引起的应力，确保建筑物稳定。
2.变形控制原则：地基基础应通过合理的设计，控制建筑物的变形，避免超过允许范围。
3.安全性原则：地基基础设计应考虑地质条件、自然灾害等因素，确保建筑物在各种情况下的安全性。
4.经济性原则：地基基础设计应在满足安全和稳定要求的前提下，尽可能减少建筑成本。
三、设计要求1.地质调查：在设计地基基础之前，应进行详尽的地质调查，获取地下土壤的物理性质、力学特性等信息。
2.荷载计算：根据建筑物的用途和结构形式，计算建筑物的荷载，并合理分配到地基基础上。
3.地基类型选择：根据地质调查结果，选择适合的地基类型，包括浅基础、深基础、地下连续墙等。
4.地基基础形式：根据地基类型和建筑物特点，选择适当的地基基础形式，如扩展基础、连续基础、板桩基础等。
5.地基基础尺寸：根据地基形式和计算结果，确定地基基础的尺寸，包括宽度、长度、深度等。
6.排水设计：根据地下水位和土壤渗透性等因素，设计合理的排水系统，以防止地基基础受水分影响。
7.基础与建筑物连接：设计合理的基础与建筑物的连接方式，确保基础与建筑物之间的传力效果良好。
四、设计方法1.经验法：根据类似工程的经验数据，进行合理的估算和设计。
2.力学分析法：通过力学原理和计算方法，对地基基础进行力学分析和计算。
3.数值模拟法：利用计算机软件对地基基础进行数值模拟，得到更准确的设计结果。
4.试验方法：通过现场试验和室内试验，获取地下土壤的力学性质，为地基基础设计提供依据。
五、总结建筑地基基础设计是建筑工程中至关重要的一环。
设计原则、设计要求和设计方法是进行地基基础设计的重要依据。
合理的地基基础设计能够确保建筑物的安全和稳定，同时也能够降低建筑成本。
数值模拟基础及技术方法
数值模拟基础及技术方法数值模拟是一种通过计算机进行仿真实验的方法，它利用数学模型和相关的物理规律对现实世界的问题进行求解和预测。
数值模拟的基础是数值计算方法，它包括了离散化、逼近和求解三个主要步骤。
下面将介绍数值模拟的基础及常用的技术方法。
一、数值模拟的基础1.数学模型：数值模拟的第一步是建立数学模型来描述待研究问题的物理规律。
数学模型可以是代表对象运动、流体传输、材料变形等各种物理过程的方程组。
常见的数学模型有常微分方程、偏微分方程和代数方程等。
2.离散化：离散化是将数学模型中的连续变量离散化为离散的点，使得问题转化为有限个点上的计算。
离散化的方法有有限差分法、有限元法、有限体积法等。
其中有限差分法将连续变量在离散点上进行逼近，有限元法和有限体积法则利用了分区域内离散变量值的逼近。
3.逼近：逼近是通过离散化方法对连续问题进行近似求解。
逼近方法可以是线性逼近或非线性逼近，常见的逼近方法有多项式逼近、泰勒级数逼近、插值逼近等。
4.求解：求解是数值模拟的最后一步，它使用数值计算方法对离散化的问题进行求解。
数值计算方法可以是迭代法、矩阵求解法、差分法等。
求解的过程通常需要选定适当的边界条件和初值条件，并确定求解的精度和稳定性。
二、常用的数值模拟技术方法1.有限差分法（FDM）：有限差分法是将微分方程中的导数用差分近似表示，通过离散化网格上的点，将微分方程转化为代数方程，然后进行数值求解。
有限差分法适用于一维、二维和三维问题，常用于求解热传导、流体力学和电动力学等问题。
2.有限元法（FEM）：有限元法是将计算区域划分为单元，通过适当的插值函数对单元内的未知函数进行逼近，将原问题转化为单元上的代数方程组，然后通过单元之间的连接关系得到整个计算区域上的方程组，最后进行求解。
有限元法适用于求解结构力学、流体力学和电磁场等问题。
3.有限体积法（FVM）：有限体积法是将计算区域划分为不规则的体积单元，利用体积平均值对物理量进行逼近，得到物理量在单元界面上的通量。
数学专业的研究方法
数学专业的研究方法数学作为一门精密科学，其研究方法和技巧对于数学专业的学生来说至关重要。
通过运用科学的研究方法，我们可以发现、探索、证明和解决数学问题。
在本文中，我将介绍一些数学专业的研究方法，帮助学生们在数学学习和研究中取得更好的成果。
一、问题定义与目标明确在进行数学研究之前，首先需要明确研究的问题和目标。
这个阶段需要对问题进行准确定义，理清实际应用中的需求，并确立研究的目标和范围。
例如，如果我们研究一个数学定理的证明方法，我们需要明确定理的内容、假设和结论，并确定验证该定理的具体方法。
二、文献综述与资料调研在进行研究之前，学生们需要对相关的文献和资料进行综述和调研。
这包括查阅数学专业的教科书、期刊论文、研究报告以及互联网上的学术资源。
通过阅读相关文献，我们可以了解前人对该问题的研究成果和思路，避免重复研究，并且可以在此基础上提出新的问题和方法。
三、数学模型的构建数学模型是研究数学问题的关键工具。
通过抽象和建模，我们可以将现实问题转化为数学问题，并通过数学工具和方法进行分析和求解。
在构建数学模型时，需要选择适当的数学方法，如微积分、线性代数、概率论等，并灵活运用数学符号和推理方法。
四、推理与证明在数学研究中，推理和证明是非常重要的环节。
通过逻辑推理和数学证明，我们可以确保研究中的论断和结论的准确性和合理性。
在推理和证明过程中，需要运用各种数学定理、公式和推理规则，并注意逻辑的连贯性和严密性。
合理的推理和证明可以为研究提供坚实的基础，增强研究的可信度。
五、实例和数据分析在一些数学研究中，实例和数据的分析是不可或缺的。
通过实例和数据的收集和处理，我们可以验证和检验数学模型的有效性，并对研究结果进行统计和分析。
在实例和数据分析中，需要注意样本的选择和处理方法，并合理地运用统计学和概率论的知识。
六、计算机辅助和数值模拟随着计算机技术的发展，计算机辅助和数值模拟成为数学研究的重要手段。
通过计算机软件和编程语言，我们可以进行复杂的计算、模拟和可视化操作，加快研究的进展。
计算机数值模拟实验报告
计算机数值模拟实验报告一、实验目的本次计算机数值模拟实验的主要目的是通过运用计算机模拟技术，对特定的物理或工程问题进行分析和研究，以深入理解其内在机制，并预测其行为和结果。
二、实验原理计算机数值模拟是基于数学模型和数值方法来求解问题的一种手段。
在本次实验中，我们主要利用了有限元方法（Finite Element Method）和有限差分方法（Finite Difference Method）。
有限元方法将求解区域划分为若干个小单元，通过对每个单元的分析和组合，得到整个区域的近似解。
而有限差分方法则是通过对微分方程进行离散化，将其转化为差分方程，然后进行求解。
三、实验内容与步骤（一）问题描述本次实验选择了一个热传导问题作为研究对象。
考虑一个长方体金属块，其长、宽、高分别为 L、W、H，初始温度为 T0 。
金属块的一侧保持恒温 T1 ，其余侧面绝热。
我们需要求解在一定时间内金属块内部温度的分布情况。
（二）数学模型根据热传导定律和能量守恒原理，可以建立如下的偏微分方程：∂T/∂t ＝ k(∂²T/∂x² ＋∂²T/∂y² ＋∂²T/∂z²)其中，T 为温度，t 为时间，k 为热传导系数。
（三）数值离散采用有限差分方法对上述偏微分方程进行离散化。
在空间上，将金属块划分为均匀的网格，网格间距为Δx、Δy、Δz 。
在时间上，采用显式或隐式的时间积分方法。
（四）编程实现使用 Python 语言编写数值模拟程序。
定义网格参数、初始条件、边界条件和热传导系数等参数。
通过循环计算每个网格点在不同时间步的温度值。
（五）结果分析运行程序后，得到不同时间点金属块内部的温度分布数据。
通过绘制温度云图和温度曲线，直观地展示温度的变化情况。
四、实验结果与分析（一）温度分布云图在不同时间点，金属块内部的温度分布呈现出明显的梯度。
靠近恒温侧面的温度逐渐升高，而远离恒温侧面的温度变化相对较慢。
数学的数值模拟方法
数学的数值模拟方法数学的数值模拟方法指的是通过使用计算机对数学问题进行近似求解的方法。
这种方法是数学与计算机科学交叉领域的重要研究方向，广泛应用于科学、工程、金融等众多领域。
本文将介绍数学的数值模拟方法的基本原理、常用技术和应用领域。
一、基本原理数学的数值模拟方法是基于数值计算理论和方法的基础上建立起来的。
它首先将数学问题转化为数值计算问题，然后利用计算机进行近似求解。
数值计算理论包括数值逼近、数值微分、数值积分等内容，是数值模拟方法的理论基础。
在数值模拟方法中，最常用的技术之一是数值逼近。
数值逼近是通过一系列离散点的函数值来近似表示原函数的方法。
常见的数值逼近方法包括插值法、最小二乘法等。
另一个重要的技术是数值积分，它可以将连续的函数积分转化为离散的求和运算，从而可以利用计算机进行求解。
二、常用技术在数学的数值模拟方法中，有许多常用的技术可以帮助解决各种数学问题。
以下介绍几种常见的技术：1. 有限差分法（Finite Difference Method）：有限差分法是一种将微分方程转化为差分方程离散求解的方法。
它将函数的导数用差分近似表示，并利用这种近似来求解微分方程。
有限差分法在科学、工程领域中广泛应用，如流体力学、热传导等问题的数值求解。
2. 有限元法（Finite Element Method）：有限元法是一种将连续问题转化为离散问题求解的方法。
它将求解域划分为多个小单元，在每个小单元内使用简单的近似函数来表示原始方程，然后利用有限元法求解这些近似函数。
有限元法在结构分析、流体力学等领域有广泛的应用。
3. 蒙特卡洛法（Monte Carlo Method）：蒙特卡洛法是一种基于随机采样的数值模拟方法。
它通过进行大量的重复试验来估计问题的概率或统计特性。
蒙特卡洛法在金融、物理、统计学等领域中应用广泛，如随机投资组合优化、计算圆周率等问题。
三、应用领域数学的数值模拟方法在科学、工程、金融等领域具有广泛的应用。
数值计算的基础知识与应用
数值计算的基础知识与应用数值计算的基础知识与应用数值计算是一种利用计算机来求解数学问题的方法。
它可以用来解决各种实际问题，如物理、工程、经济、金融等领域中的问题。
数值计算的基础知识包括数值方法、误差分析、计算机算法等方面，这些知识是数值计算的基础。
一、数值方法数值方法是指把一个数学问题转化为一系列计算机可以处理的数值运算的方法。
它通常包括离散化、数值逼近和数值积分等内容。
离散化是指将连续的数学问题转化为离散的数值问题，如用差分法将微分方程离散化。
数值逼近是指用有限个已知函数来逼近一个未知函数或一组数据的方法，例如多项式逼近和插值方法。
数值积分是指将一个函数在一定区间上求积分的数值方法，例如辛普森公式和龙格-库塔法。
二、误差分析误差分析是数值计算的一个重要问题。
因为数值计算中存在各种误差，如截断误差、舍入误差和传播误差等。
截断误差是指由于选择适当的数值方法而引入的误差，如差分法的截断误差。
舍入误差是由计算机对数值进行处理而引入的误差，如计算机中浮点数位数有限所引进的误差。
而传播误差是指由于误差在计算过程中逐步积累而引入的误差。
为了评估数值计算的精度和可靠性，需要进行误差分析。
误差分析既可以从理论上进行，也可以通过数值实验进行。
理论误差分析需要了解数值方法的理论误差，并利用数学分析技术来证明误差的收敛性和稳定性。
而数值实验误差分析则是通过计算机程序模拟数学问题，在人工或计算机实验中确定误差的大小和性质。
三、计算机算法计算机算法是指用计算机解决数学问题的方法和技术。
有很多数值计算的算法，如快速傅里叶变换、迭代求解法、高斯消元法、梯形法则等等。
这些算法都是经过几十甚至几百年不断研究和完善的，它们在实际应用中具有很高的有效性和精度。
由于计算机算法的复杂性和多样性，不同的算法适用于不同的数学问题。
在实际应用中，选择适当的算法对解决问题至关重要。
同时，为了提高计算机的效率，需要对算法进行优化，例如通过高性能计算和并行计算来提高算法的效率和精度。
数值模拟的理论与方法
数值模拟的理论与方法在现代科学研究中，数值模拟已经成为一种不可替代的工具。
它可以利用计算机对物理、化学、生物等领域的各种现象进行模拟和预测，为科研人员提供重要的理论分析和决策依据。
本文将介绍数值模拟的理论和方法，并讨论其在不同领域中的应用。
一、数值模拟的理论基础数值模拟的理论基础主要包括有限元方法(FEM)、有限差分法(FDM)、谱方法(SPM)等。
有限元方法是一种常用的数值模拟方法，其原理是将实际问题转换为一系列有限元，建立有限元方程组求解得到解。
有限元方法广泛应用于工程、力学、材料等领域。
有限差分法是另一种广泛运用的数值模拟方法，其原理是将空间分为网格，利用差分公式近似求出偏微分方程的解。
谱方法是一种利用特殊函数的展开式将实际问题离散化的方法，具有较高的精度和收敛速度。
二、数值模拟的方法数值模拟的方法可以分为建模、网格生成、求解和后处理等几个步骤。
建模是数值模拟的第一步，其目的是将实际问题转化为数学模型。
建模涉及到问题的边界条件、初始条件等，需要根据实际问题进行选择和确定。
网格生成是指将数学模型离散化成网格，目的是将实际问题转化为数值计算问题。
网格生成的好坏直接影响数值模拟结果的精度和效率。
常用的网格生成方法有三角形网格生成法、四面体网格生成法等。
求解是指根据前面所述的数学模型进行计算，求解得到物理量和数学量等的数值解。
求解过程中需要根据问题的复杂程度选择合适的数值方法，比如前文提到的有限元方法、有限差分法等。
后处理是将求解得到的数值解转换为实际问题的物理量，进行分析和预测的过程。
后处理的方法包括时间序列分析、等值线分析、谱分析等。
三、数值模拟的应用数值模拟在各个领域中都有着广泛的应用。
在物理学中，康普顿散射、光子物理、量子场论等都需要利用数值模拟方法进行研究。
在化学中，分子模拟、反应动力学等也是利用数值模拟方法进行研究的核心手段。
在生物医学中，数值模拟可以帮助研究心血管疾病、肿瘤治疗等问题。
数值模拟技术及其在工程领域中的应用
数值模拟技术及其在工程领域中的应用数值模拟技术是一种重要的计算方法，它利用计算机模拟物理现象，通过数学方法得到物理参数数值解。
数学模型往往可以描述一些复杂的物理现象，例如流体力学、结构力学、热力学等。
在工程领域中，数值模拟技术具有重要的应用价值，可以帮助工程师和设计师更加准确地预测物理现象、分析数据、评估风险和提高效率。
一、数值模拟技术的分类数值模拟技术主要分为以下几个类别：1. 有限元法：将复杂的结构系统划分为有限个单元，对每个单元进行数学建模，通过组合单元的计算结果得到整个系统的结果。
2. 有限体积法：将研究区域划分为立体网格单元，对每个单元进行数学建模，采用控制体积法对离散方程的项进行沿体积元周边的积分，得到每个单元内节点的物理量。
3. 边界元法：将结构区域划分为有界的曲面，对曲面上的每个点求解函数值，通过叠加所有点来得到整个系统的结果。
4. 蒙特卡罗法：运用概率统计方法，建立物理模型，模拟相应的物理现象，通过大量的随机模拟得到物理量的概率分布。
二、数值模拟技术在工程领域中的应用数值模拟技术广泛应用于工程领域，其中涉及流体力学、结构力学、热力学等各个方面。
下面从几个典型的工程案例中来说明它们的应用。
1. 桥梁结构优化桥梁的结构设计必须兼顾美观、经济、稳定等多个方面，这就要求设计师能够在各个方面进行权衡。
采用数值模拟技术，可以对桥梁设计进行优化。
例如，模拟桥梁在风吹、车辆行驶和地震等多个复杂载荷下的响应，得到桥梁的最小稳定质量。
模拟还可以帮助设计师预测桥梁的耐久性和寿命，并根据不同的载荷和外界环境情况，优化桥梁的结构和材料。
2. 船舶水动力学分析数值模拟技术在船舶设计中也有着广泛的应用。
船舶的水动力学分析可以帮助设计师更好地评估船舶的阻力和稳定性。
当船舶航行在高速流体中时，它会感受到阻力和浮力，这些阻力和浮力会对船舶的性能产生影响。
数值模拟技术可以模拟船舶在不同的流体环境中运动的情况，通过计算阻力、浮力等各种评估参数，帮助设计师更好地提高船舶性能。
计算机的知识和技能
计算机的知识和技能计算机的知识和技能在现代社会中变得越来越重要。
随着科技的不断发展，计算机已经成为人们工作、学习和娱乐的重要工具。
掌握计算机的知识和技能不仅可以提高我们的工作效率，还可以拓宽我们的职业发展和学术研究的领域。
本文将探讨计算机的知识和技能以及如何提高和应用它们。
一、计算机基础知识在学习和应用计算机技能之前，我们首先需要掌握一些基础知识。
这些包括计算机的组成、操作系统、网络和互联网的概念等。
1. 计算机的组成计算机由硬件和软件组成。
硬件包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘驱动器等。
软件则包括操作系统、应用程序等。
了解计算机的组成可以帮助我们更好地理解计算机的工作原理。
2. 操作系统操作系统是计算机的核心软件之一，它负责管理计算机的硬件资源和提供用户和计算机之间的接口。
常见的操作系统有Windows、Mac OS和Linux等。
3. 网络和互联网网络是指把多台计算机通过通信线路连接起来，使它们能够相互传输数据和共享资源。
而互联网是全球范围内的计算机网络。
了解网络和互联网的基本概念可以帮助我们更好地使用和保护自己在网络上的信息。
二、计算机技能的提升掌握计算机的知识和技能需要不断地学习和实践。
以下是提升计算机技能的几个途径：1. 学习课程和教材参加计算机相关的课程和培训可以帮助我们系统地学习计算机的知识和技能。
学习课程和教材可以帮助我们建立良好的计算机基础，学习计算机编程、网络安全等专业知识。
2. 参与实践项目通过参与实践项目，我们可以将理论知识应用到实际项目中。
这有助于我们更好地理解和掌握计算机技能。
可以尝试开发一个软件应用程序、组建一个网站，或者参与一个网络安全演练等。
3. 加入技术社区加入计算机技术社区可以与其他技术人员分享和交流经验。
在社区中可以获取新的技术动态、解决问题和寻找合作伙伴。
可以加入线上的技术论坛、社交媒体群组或者线下的技术交流活动。
三、计算机技能的应用1. 工作中的应用计算机技能在各行各业中都有广泛的应用。
计算机专业基础综合计算机组成原理(运算方法和运算器)模拟试卷1
计算机专业基础综合计算机组成原理（运算方法和运算器）模拟试卷1(总分：52.00，做题时间：90分钟)一、单项选择题(总题数：8，分数：16.00)1.下列数中最小的数为( )。
A.(101001) 2B.(52) 8C.(101001) NCD√D.(233) 162.针对8位二进制数，下列说法中正确的是( )。
A.－127的补码为10000000B.－127的反码等于0的移码√C.+1的移码等于－127的反码D.0的补码等于－1的反码3.32位浮点数格式中，符号位为1位，阶码为8位，尾数为23位。
则它所能表示的最大规格化正数为( )。
A.+(2－2 －23 )×2 +127√B.+(1－2 －23 )×2 +127C.+(2－2 －23 )×2+2 +255D.2 +127－2 －234.若某数x的真值为－0．1010，在计算机中该数表示为1．0110，则该数所用的编码方法是( )码。
A.原B.补√C.反D.移5.长度相同但格式不同的2种浮点数，假设前者阶码长、尾数短，后者阶码短、尾数长，其他规定均相同，则它们可表示的数的范围和精度为( )。
A.两者可表示的数的范围和精度相同B.前者可表示的数的范围大但精度低√C.后者可表示的数的范围大且精度高D.前者可表示的数的范围大且精度高6.运算器虽有许多部件组成，但核心部分是( )。
A.数据总线B.算术逻辑运算单元√C.多路开关D.通用寄存器7.在定点运算器中，无论采用双符号位还是单符号位，必须有( )，它一般用( )来实现。
A.译码电路，与非门B.编码电路，或非门C.溢出判断电路，异或门√D.移位电路，与或非门8.下溢指的是( )。
A.运算结果的绝对值小于机器所能表示的最小绝对值B.运算的结果小于机器所能表示的最小负数√C.运算的结果小于机器所能表示的最小正数D.运算结果的最低有效位产生的错误二、计算题(总题数：13，分数：26.00)9.设[x] 补 =x 0．x 1 x 2…x n，求证： [1／2x]=x 0．x 0 x 1 x 2…x n__________________________________________________________________________________________正确答案：(正确答案：因为x=－x 0 + x i 2 －i，所以x i 2 －i =－x 0 + x i 2 －i =－x 0 + x i 2 －(i+1)根据补码与真值的关系则有 [1／2x] 补 =x 0．x 0 x 1 x 2…x n由此可见，如果要得到[] 补，只要将[x] 补连同符号位右移i位即可。
建筑物地基与基础设计规范
建筑物地基与基础设计规范建筑物的地基与基础设计是确保建筑物结构安全和稳定的关键步骤。
在设计过程中，需要考虑到多种因素，包括土壤条件、建筑物的负荷以及周围环境等。
本文将介绍建筑物地基与基础设计的规范要求，并探讨一些常见的设计方法和技术。
一、地基与基础设计的重要性地基与基础是建筑物的承重部分，承受着上部建筑物的全部荷载。
一个良好设计的地基与基础可以确保建筑物的安全性、稳定性和耐久性。
如果地基与基础设计不合理，可能导致建筑物结构的不稳定、下沉或倾斜，严重时甚至会引发建筑物倒塌事故，造成人员伤亡和财产损失。
二、基础设计规范要求1. 土壤勘察与测试：在进行地基与基础设计之前，必须进行详细的土壤勘察和测试，以了解土壤的物理和力学特性，并确定土壤承载力、变形性和稳定性等参数。
2. 地基类型选择：根据土壤的性质和承载力，选择适合的地基类型，包括浅层基础（如盖梁基础、扩展基础）和深层基础（如灌注桩、钢筋混凝土桩）等。
同时，还需考虑到地基的地下水位、地震烈度和气候等因素。
3. 基础尺寸设计：根据建筑物的结构形式和负荷特点，确定合理的基础尺寸，包括底面积、厚度和悬挑长度等，以保证基础的稳定性和承载力。
4. 抗震设计：考虑到地震对建筑物的影响，基础设计中必须进行抗震设计。
包括确定地震水平、考虑地震荷载、选择适当的基础形式和加固措施等。
5. 施工质量：基础施工过程中，必须按照相关标准和规范进行施工，确保基础的质量和稳定性。
同时，还要进行施工过程的监测和验收，如地基沉降观测、桩基静载试验等。
三、常见的基础设计方法和技术1. 经验法：基于过去的工程实践和经验总结出来的设计方法，适用于条件相对简单的建筑物。
例如，根据建筑物的类型和重要程度，采用不同的基础类型和尺寸。
2. 理论法：基于土力学理论和结构力学原理进行分析和计算，求解地基与基础的稳定性和承载力问题。
常用的方法包括承载力计算、变形计算和稳定性分析等。
3. 数值模拟法：借助计算机软件和数值模拟技术，模拟地基与基础的力学行为和响应。
数值模拟实践心得体会
随着科学技术的不断发展，数值模拟技术在各个领域得到了广泛应用。
在大学期间，我有幸参与了数值模拟的实践课程，通过这段时间的学习和实践，我对数值模拟有了更深入的了解和认识。
以下是我对数值模拟实践的一些心得体会。
一、数值模拟的基本概念数值模拟，又称数值分析，是利用计算机对实际问题进行数学建模，通过数值计算得到近似解的一种方法。
它涉及数学、计算机科学、物理、化学等多个学科，广泛应用于工程、科学、经济、管理等各个领域。
数值模拟的基本步骤包括：数学建模、数值方法、计算机实现和结果分析。
二、数值模拟实践过程中的收获1. 提高数学建模能力在数值模拟实践中，我们首先需要根据实际问题建立数学模型。
这一过程要求我们具备扎实的数学基础，同时要具备较强的逻辑思维能力。
通过参与实践，我学会了如何从实际问题中提取关键信息，并将其转化为数学模型。
这对我在以后的学习和工作中解决实际问题具有重要意义。
2. 掌握数值方法数值模拟的核心是数值方法。
在实践过程中，我学习了多种数值方法，如有限元法、有限差分法、有限元-有限差分法等。
这些方法可以帮助我们求解各种数学问题，如偏微分方程、常微分方程等。
通过实践，我掌握了这些数值方法的基本原理和计算步骤，为以后从事相关领域的研究打下了基础。
3. 提高编程能力数值模拟的计算机实现是实践过程中的重要环节。
在这个过程中，我学会了使用各种编程语言，如C、C++、Python等，实现了数值模拟的计算机程序。
这使我具备了较强的编程能力，为以后从事科研工作提供了技术支持。
4. 培养团队协作精神在数值模拟实践中，我们常常需要团队合作完成项目。
这使我学会了如何与他人沟通、协作，共同解决问题。
团队协作能力的提高对我以后的工作和生活都有很大帮助。
5. 深化对科学研究的认识通过数值模拟实践，我对科学研究有了更深入的认识。
我了解到，科学研究不仅需要扎实的理论基础，还需要良好的实践能力。
只有将理论与实践相结合，才能更好地推动科学技术的进步。
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数据库技术和数值模拟在材料领域的应用现状摘要：数据库中的知识发现技术是80年代末被人正式提出的，它对满足日益增长的人工智能处理数据的要求和克服传统专家系统的困难提供了光明的前景。
介绍了该技术的最新发展及其在材料专家系统中的实现与应用。
针对计算机模拟技术在材料科学中所起的重要作用，合介绍了它的研究范畴和技术类型,列举了计算机模拟技术在研究材料的合成和制备、组成和结构、性能测试和分析中的若干应用实例，展示了计算机模拟在材料科学中的应用前景。
关键词：计算机；数据库；数值模拟；材料科学随着计算机技术与材料科学的发展，研究者已经不满足于仅仅用实验的手段来研制新型材料和提高现有材料的性能。
除了实验和理论外，计算机已经成为解决材料科学中实际问题的第3个重要组成部分。
数据库为人们提供了保存信息的有力工具。
但是可供查询的数据越来越多。
要作的统计分析工作也日趋繁重。
人们迫切希望借助机器的帮助从繁重的日常事务中解脱出来，更希望借助机器延伸自己的智能，提高对大量信息的分析处理能力。
采用模拟技术进行材料研究的优势在于它不但能够模拟各类实验过程，了解材料的内部微观性质及其宏观力学行为，并且在没有实际备制出这些新材料前就能预测它们的性能，为设计出优异性能的新型结构材料提供强有力的理论指导。
材料科学研究中的模拟“实验”比实物实验更高效、经济、灵活，并且在实验很困难或不能进行的场合仍可进行模拟“实验”，特别是在对微观状态与过程的了解方面，模拟“实验”更有其独特性甚至有不可替代的作用。
本文主要介绍数据库中的知识发现技术和计算机数值模拟在材料领域中的应用。
1、数据库知识发现技术在材料工程专家系统中的应用数据库的知识发现技术[1]KDD(Know-ledge Diseovery in Databases)是80年代末在国际上兴起的，为满足人们对数据处理人工智能化要求而开发的新兴技术，同时也为解决传统的专家系统难以克服的困难提供了较好的新途径。
KDD技术应用于专家系统时，应该说是一种以强调归纳逻辑推理为特色和以自适应寻找规律为目标的知识库系统构造方法。
1.1基于KDD技术研制专家系统的特色以往的专家系统采用的是基于以演绎逻辑为主的技术策略，而KDD的研究方法在本质上是以归纳逻辑为主。
KDD技术强调从个别到一般，从感性到理性的知识抽象过程。
以往的专家系统在类似技术诊断的领域内应用比较成功，而在构造/综合及预测类领域应用的进展不尽人意，没有采用以归纳为主的技术策略是重要的原因之一。
由于KDD技术主要实施于关系数据库，根据其方法设计的专家系统可称为关系型专家系统。
这类专家系统以表格的形式建立知识库，因此具有广泛的适用性。
其知识的获取较少需要知识工程师的介入，领域专家只需按照表格的要求逐行逐列地填入数据即可。
KDD技术的研究人员认为，在定量基础上的定性归纳也能深刻地反映问题的本质，并且能用少量的代价传递足够的信息，对复杂的事物做出高效率的判断和推理。
根据KDD技术建立的专家系统推理机一旦完成，专家系统知识库的更新和维护就变得异常容易。
以往的专家系统由于采用演绎逻辑的技术策略，随着知识库的迅速膨胀，演绎过程也变得极其复杂和困难。
基于KDD技术建立的专家系统采用了归纳为主的技术策略，较好地避开了对所有的知识信息进行复杂演绎的困难。
从材料设计用户的角度来看，KDD系统发现知识最有用的几类模式抽取如下：1）发现元素之间的相关关系。
数据相关关系是数据库中存在的一类重要的可被发现的知识信息。
如果一个元素的值能够用另一个元素的值来预测，就称二者之间存在相关关系。
此处所说的元素可以是一个单纯的因子，也可以是一个域，或者是域间的一种关系。
在合金设计中，在保证某种性能的前提下，以一种元素取代另一种元素，或以一组元素组合取代另一组元素组合是常有的事。
2）类别判识。
KDD技术能够将数据库中的大量记录划分成一系列子类，这种子类按照用户的要求以某种意义划分之后，可以直接为用户的某一用途服务。
另外，类别判识也为其他模式抽取算法提供有用的信息。
3）异常情况的识别。
发现特例是创造发明的重要前提，数据库中反映的异常情况在数据分析中常常是极有价值的，对异常情况的识别和处理能力是智能型专家系统的重要标。
1.2关系型专家系统的实现关系型专家系统中采用的KDD技术是机器学习、专家系统、统计学、模糊学等多种学科交叉的领域。
为了进一步解释此类关系型专家系统的结构，在此我们先介绍一个抽象的系统模型来进行讨论。
KDD系统具有下面几方面功能[2]。
1）开放的用户输入领城知识库。
领域专家应该是领域知识的主要来源，正是由于领域专家的直接介入才使得KDD专家系统具有更广泛的应用价值。
最初由领域专家填入数据库的是原始数据词典，而在终端用户不断使用的过程中，专家系统接收到大量的领域信息，KDD系统则将这些信息归纳验证成新的领域知识，并不断地用其充实领域知识库。
目前这方面的工作尚不完善，也可以说是一个有待解决的难题。
2）自动获取知识的控制模块。
KDD系统的主要特色之一是具有自动获取知识的功能，这种功能主要由控制模块提供。
控制模块的工作是根据系统中已有的领域知识和用户的输入信息控制知识的发现过程。
这一过程包括定位、模式抽取和评估。
在任务比较固定的条件下，控制器的功能可以由一组不变的操作序列完成;但如果系统的知识发现不限干某一个方面，而是针对数据库整体的，控制器就比较复杂，其功能的执行需要用户更多地参与。
3）与通用数据库的接口。
多数关系数据库提供支持标准数据库查询语言SQL，由于SQL从对数据库进行随机查询到数据库的管理和程序设计几乎无所不能。
因此KDD系统可以充分利用或充分借用SQL语言的能力。
4) 定位模块。
该模块的功能是根据用户的要求，在大量数据中抽取与特定任务相关的数据，或在保证所抽取的数据能够覆盖整个发现空间的前提下进行随机抽样模式抽取的算法KDD系统的核心。
模式指数据库中元素之间的某种关系。
其算法可以包括一些机器学习和统计分析的算法。
评估:评估模块的功能是对抽取模式给予一个相对的衡量值，以量化反映用户兴趣的程度，然后根据这些值的大小按次序将抽取的模式提供给用户。
这里主要应用的是统计学原理。
一般可以图表和色彩的形式给出评估结果，以使结果的表述更加生动自然，同时有助于启发用户向更深的层次想象和分析。
2、计算机模拟技术在材料科学中的应用计算机模拟是一种根据实际体系，在计算机上进行的模型实验。
通过将模拟结果与实际体系的实验数据进行比较，既可以检验模型的准确性，也可以检验由模型导出的解析理论所作的简化近似是否成功。
在模型体系上获得的微观信息常常比在实际体系上所作的实验更为详细。
在某些情况下，计算机模拟可以部分地代替实验。
在提出理论模型去解释实验观察到的现象时，或在应用一般正常实验和精确解析理论都不能解释的研究体系中，特别是在大自由度、低对称性、非线性问题及复杂相互作用的复杂系统中，计算机模拟的结果往往是在现实实验中所不能获得的信息的重要来源。
此外，计算机模拟对于理论的发展也有重要的意义，为在现实模型和实验室中无法实现的探索模型作详细的预测提供了方法。
2.1材料模拟方法与模拟层次材料研究可针对三类不同的尺度范围[3]。
1)原子结构层次，主要是凝聚态物理学家和量子化学家处理这一微观尺度范围。
2)介观层次，即介于原子和宏观之间的中间尺度，在这一尺度范围主要是材料学家、冶金学家,陶瓷学家处理。
3)最后是宏观尺寸，此时大块材料的性能被用作制造过程，机械工程师，制造工程师等分别在这一尺度范围进行处理.既然材料性质的研究是在不同尺度层次上进行的，那么，计算机模拟也可根据模拟对象的尺度范围而划分为若干层次，在研究微观尺度下的材料性能时，统计力学仍是十分有用的原子级模拟方法。
这种经典方法最明显的成功是对相变的理解。
例如，固体的结晶有序，合金的成份有序或铁磁体的磁化。
这种模拟属于所谓物质的平衡态”，也就是物质从头至尾已弛豫至与环境达到热平衡和化学平衡。
但是，实际许多工艺上情况是远离平衡的,例如,在铸造、焊接、拉丝和施压等情况下，平衡统计力学是不合适的。
最近十年期间，非平衡过程的理论和这些过程的数学建模技术已经取得很大进步。
随巨型计算机的出现，用于规则的结晶固体的模拟计算，已经达到了定量预测的能力。
最新的进展表明有可能以相似的精度描述诸如缺陷附近的晶体形变、表面和晶粒边界的非规则图像。
这些新方法甚至有可能用以研究物质的亚稳态或严重无序状态。
2.2材料研究的主要模拟技术2.2.1 第一原理模拟技术材料的电子结构及相关物性与宏观性能密切相关。
因此，研究材料的电子结构及相关物性，对从微观角度了解材料宏观形变与断裂力学行为的本质机制具有重要价值，也能为探索改善材料力学性能的可能途径提供指导.基于量子力学第一原理的局部密度函数(LDF)理论上的各种算法[4](LMTO,FLAPW,SCF-Xα-SW,LKKR等)已能够计算材料的电子结构及一些基本物理性能，包括晶界—非晶—自由表面与断纹面—杂质—缺陷等各类原子组态的电子结构、相结构稳定性、点和切变面缺陷能量、理想解能量、原子键强及热力学函数等，这使得在实验和理论之间的比较不再局限于依靠经验或半经验参量势函数的计算模式。
2.2.2原子模拟技术按照获得原子位形或微观状态的方法，对于完整和非完整晶体的结构、动力学和热力学性质，有种可行的模拟方法,如分子动力学方法(MD) ，蒙特卡罗方法(MC)，最小能量法[5](EM)等.分子动力的目标是研究体系中与时间和温度有关的性质而不只是静力学模拟中研究的构型方面。
分子动力学法是求解运动方程(如牛顿方程、哈密顿方程或拉格朗日方程)，通过分析系统中各粒子的受力情况，经典或量子的方法求解系统中各粒子在某时刻的位置和速度,来确定粒子的运动状态。
蒙特卡罗方法根据待求问题的变化规律，人为地构造出一个合适的概率模型，依照该模型进行大量的统计试验，使的某些统计参量正好是待求问题的解。
最小能量法是利用计算机计算晶体的能量,通过调整原子的置、调整原子间的化学键长和键角得到最可能的结构，使其系统能量下降，达到最小，所计算的能量值与实验结果相比较，可达到相当精确的程度。
2.2.3综合化模拟方法综合模拟技术是近年来兴起并蓬勃发展的一类新技术。
综合化的含义主要体现在研究方法和研究对象的空间尺度两个方面，前者除发展全新技术外，还包括将原有的基于交互作用势函数的原子模拟技术、从第一原理出发的各种计算技术、连续介质模型、离散化数值计算这三类技术相结合的模拟技术；后者或是直接研究介于原子尺度和宏观尺度之间中间尺度(1~100μm)的材料结构与性能，或是将不同尺度的材料行为联系起来作为统一体加以研究，特别是如何将不同层次的研究联系起来，已成为材料模拟领域最富挑战性的重点课题。