考题-计算机在材料科学中的应用

计算机技术在材料科学中的应用随着科技的快速发展，计算机技术在各领域中得到了广泛应用，材料科学也不例外。

计算机技术在材料科学中的应用，主要体现在以下几个方面：材料模拟、结构设计、材料制备、性能评估和数据分析等。

一、材料模拟材料模拟是应用计算机技术模拟材料结构和性质的一种方法。

它是一种快速了解材料的结构和性能的方式，通过计算模拟的结果，可以为材料制备和性能评估提供重要的参考依据。

材料模拟方法可以分为基于量子力学和分子力学的两大类。

其中，基于量子力学的方法计算精度较高，适用于材料内部原子结构细节的模拟，而基于分子力学的方法计算速度较快，适用于材料宏观性能的预测。

二、结构设计在材料设计方面，计算机技术已成为主流手段。

材料的结构设计包括对各种材料进行理论分析，通过计算机对材料进行优化设计，以达到提高材料性能的目的。

计算机通过建立复杂的多参数调节模型，对材料进行虚拟设计和计算分析，优化各项性能指标，使得材料上市前就达到了最优性能指标，这大大缩短了材料从实验室研发到商业化的时间。

三、材料制备材料制备是指利用不同的制备方法来获得具有特定结构和性质的材料。

计算机技术在材料制备中起到了重要的作用，可以通过控制材料的结构和形态，来实现制备出具有特定性质的材料。

例如，通过分子动力学模拟，可以模拟材料的制备过程，从而根据需要来优化材料的制备条件。

四、性能评估在材料性能评估方面，计算技术已成为一种不可替代的方法。

通过计算机对材料的性质进行模拟和预测，不仅可节省研发成本，缩短研发周期，而且还在一定程度上避免了不必要的实验过程的造成的材料浪费，是一种可持续发展的研发方式。

材料性能评估包括材料的力学性能、物理性能、化学性能、电学性能、热性能等各项性能指标的评估。

五、数据分析计算机技术在材料科学中还有一个重要领域，即数据分析。

材料科学是一个需要收集、分析大量数据的领域。

计算机技术的进步，不仅可以帮助研究人员快速处理数据量大的实验结果，而且还可以通过机器学习等技术来挖掘更多的信息，快速发现材料之间的关系，为材料设计和性能预测提供更为精准的数据支持。

材料科学中计算机技术的应用材料科学是一门研究材料性能、结构和制备方法的学科。

随着计算机技术的发展和进步，计算机技术在材料科学中的应用越来越广泛，并且在科学研究、材料设计和制备、材料性能模拟等方面发挥着重要作用。

下面将详细介绍计算机技术在材料科学中的应用。

一、材料建模和模拟计算机技术在材料科学中广泛应用于材料的建模和模拟。

通过数学模型和计算方法，可以模拟并预测新材料的性能、结构以及制备过程，为材料设计和优化提供科学依据。

例如，材料科学家可以使用分子动力学模拟方法研究原子或分子的运动规律，以及宏观性质的变化规律；通过量子力学计算，可以探索材料的电子结构和能带特性；通过有限元分析，可以研究材料的力学性能和变形行为。

计算机技术有效地提高了材料模拟的精度和效率，为材料研究和设计提供有力支持。

二、材料数据分析和挖掘随着材料科学研究的深入，材料数据的量级和复杂性不断增加。

计算机技术在材料数据分析和挖掘中发挥着重要作用。

通过数据挖掘和机器学习方法，可以从大量的材料数据中发现规律和趋势，并用于材料设计和高通量材料筛选。

例如，利用大数据技术，可以挖掘和分析材料的晶体结构数据库，发现新的材料组成和结构；通过分类和回归模型，可以预测材料的性能，并优化材料的配方。

计算机技术的应用使得材料数据分析更加高效和准确，为材料研究提供了新的途径和方法。

三、材料制备与工艺模拟材料制备是材料科学研究的关键环节之一，计算机技术在材料制备与工艺模拟中发挥着重要作用。

通过计算机模拟方法，可以模拟材料的制备过程和工艺参数的优化，为材料制备提供科学依据。

例如，利用计算流体动力学方法，可以模拟材料的熔体流动和凝固过程，优化工艺参数，改善材料的组织和性能；通过有限元分析，可以研究材料的热力学和力学行为，为材料制备提供优化方案。

计算机技术的应用使得材料制备与工艺模拟更加精确和可控，提高了材料的质量和性能。

四、材料设计和优化材料设计是将材料的性能和结构与目标进行匹配和优化的过程。

计算机在材料科学中的应用引言计算机科学与材料科学的结合，为材料科学领域的研究和应用带来了巨大的影响和变革。

随着计算机技术的不断发展和突破，计算机在材料科学中的应用逐渐得到了广泛的认可和应用。

分子建模与模拟计算机在材料科学领域的一个重要应用是分子建模和模拟。

通过利用计算机建立分子的模型和进行模拟计算，可以预测材料的性质和行为。

这种方法在材料设计、催化剂研究、药物研发等领域中具有重要的应用价值。

通过在计算机上进行大规模的分子模拟，可以快速筛选出具有潜在应用价值的材料，从而加速材料科学的研究和应用过程。

材料结构预测另一个计算机在材料科学中的重要应用是材料结构预测。

传统的材料结构预测方法通常需要耗费大量的时间和人力，而计算机可以通过模拟和计算来快速预测材料的结构。

通过这种方式，可以找到新的材料结构，推动新材料的发现和应用。

这种方法在新能源材料、光电材料、储能材料等领域中具有重要的应用价值。

材料性能优化计算机在材料科学中的应用还可以用于材料性能优化。

通过利用计算机模拟和预测，可以优化材料的性能和特性。

例如，在涉及到材料的机械性能、导电性能、光学性能等方面，可以通过计算机模拟和优化来提高材料的性能。

这种方法不仅可以指导实验的设计和实施，还可以提高材料的应用性能，从而推动材料科学的发展和应用。

数据分析与挖掘计算机在材料科学中还可以用于数据分析与挖掘。

随着大数据时代的到来，材料科学领域也积累了大量的材料数据。

通过运用计算机技术，可以从这些数据中挖掘出有价值的信息和规律，指导材料的设计和研究。

例如，可以通过机器学习的算法来建立材料的结构-性能关联模型，从而加速材料的研发过程。

材料仿真与优化设计最后，计算机在材料科学中的应用还可以用于材料的仿真和优化设计。

通过在计算机上建立材料的模型，可以对材料进行仿真和优化。

例如，可以通过有限元分析方法对材料的力学行为进行仿真，帮助理解和预测材料的性能。

同时，也可以利用优化算法进行材料的优化设计，进一步提高材料的性能和特性。

计算机在材料科学中的应用1 材料：是人类生产和生活水平提高的物质基础，是人类文明的重要支柱和进步的里程碑。

2 20世纪60年代，被称为当代文明的三大支柱：A材料；B 能源；C信息。

3 70年代新技术革命的主要标志指：A新型材料；B信息技术；C生物技术。

4 材料的分类：根据组成：A金属材料；B无机非金属材料；C有机高分子材料；D复合材料。

根据性能特征和作用：A结构材料；B功能材料。

根据用途：A建筑材料；B能源材料；C电子材料；D耐火材料；E医用材料；F耐蚀材料。

5 材料的性质：是材料对电、磁、光、热、机械载荷的反应，而这些性质终于要取决于材料的组成与结构。

6 使用性能：是材料在使用状态下表现出来的行为。

7 材料的合成与制备过程的内容：A传统的冶炼、制粉、压力加工和焊接；B也包括各种新发展的真空溅射、气相沉积等新工艺。

8 材料科学飞速发展的重要原因之一：材料科学随着各种技术的更新而出现了高速发展的趋势，计算机在材料科学中的应用正是材料科学飞速发展的重要原因之一。

9 计算机在材料科学中的应用：A计算机用与新材料的设计；B材料科学研究中的计算机模拟；C材料工艺过程的优化及自动控制；D计算机用于数据和图像处理；E计算机网络在材料研究中的应用。

10 材料设计：设想始于20世纪50年代，是指通过理论与计算机预报新材料的组分、结构与性能，或者是通过理论设计来“订做”具有特定性能的新材料。

按生产要求“设计”最佳的制备和加工方法。

11 材料制备技术：A急冷；B分子束外延（MBD）；C有机金属化合物气相沉积；D离子注入；E微重力制备等。

12材料设计的有效方法之一：利用计算机对真实的系统进行模拟“实验”、提供实验结果、指导新材料研究，是材料设计的有效方法之一。

13 材料设计中的计算机模拟对象遍及从材料研制到使用的全过程，包括合成、结构、性能、制备和使用等。

14 计算机模拟的优点：用计算机模拟比进行真实的实验要快、要省15 计算机模拟是一种根据实际体系在计算机上进行的模型试验。

一、单选(共计100分,每题2.5分)1、对于多元线性方程拟合,下列哪个评价指标能反应回归方程的精度:()A. 复相关系数B. 决定系数C. 校正决定系数D. 残差标准差错误:【D】2、下列选项中不是渗碳过程中涉及到的应力场有: ()A. 电磁场B. 流体场C. 浓度场D. 应力场错误:【A】3、对于多元线性方程拟合,下列哪个评价指标能反应所有自变量个数的影响:()A. 复相关系数B. 决定系数C. 校正决定系数D. 残差标准差错误:【C】4、在Matlab中下列哪个函数名称是S型的正切函数: ( )A. LogsigB. TansigC. PurelinD. Mse错误:【B】5、材料科学中研究有四个要素,下列选项中不不属于四个要素的是:()A.性质与现象B.合成与加工C.资源储备D.错误:【C】6、下列选项中不属于材料基因组计划中提出的三大要素的是:()A. 计算工具B. 实验工具C. 数据库D. 创新基础结构错误:【D】7、下列选项不属于有限差分法对温度场进行模拟计算的是:()A. 对区域进行离散化,确定计算节点B. 根据模型选择合适的单元进行设定C. 建立离散方程D. 求解线性方程组错误:【B】8、在计算机控制系统中“直接数字控制系统”的缩写是?()A. DDCB. SSCC. SCCD. DCS错误:【A】9、下列选项中不属于数据库的主要特征:()A. 数据独立性B. 数据结构化C. 数据冗余D. 数据一致性错误:【C】10、PDF卡片中的质量指标“O”是指()A. 该卡片的数据质量较低B. 该卡片的数据质量较为可靠C. 该卡片的数据质量是计算出来的D. 该卡片的数据是通过全谱拟合出来的错误:【A】11、同时具备增材､等材､减材三种制备方式的材料成型工艺是:()A. SLMB. LENSC. 铸锻铣三合一错误:【C】12、以热电偶为例,其常用的采样方式有:()A. 延时采样和查询采样B. 上采样C. 下采样D. 反卷积采样错误:【A】13、PDF卡片中的质量指标“R”是指()A. 该卡片的数据质量较低B. 该卡片的数据质量较为可靠C. 该卡片的数据质量是计算出来的D. 该卡片的数据是通过全谱拟合出来的错误:【D】14、当系统的结构性质不清楚,但有若干能表征系统规律,描述系统状态的数据可利用时,常用的数学建模方法是:()A. 猜想法B. 数据分析法C. 类比法D. 理论分析法错误:【B】15、能带的概念中,下列哪个选项是错误的?()A. 能带是指接近能级的组合B. 能带是一种近似处理C. 非周期性体系可以使用能带理论进行分析D. 电子共有化使得本来处于相同状态下的电子有了细微差异形成能带错误:【C】16、材料学中PDF卡片是用来进行()分析的()A. XPSB. 拉曼光谱C. 红外光谱D. XRD错误:【D】17、PDF卡片中的Star quality是指()A. 该卡片的数据质量较低B. 该卡片的数据质量较为可靠C. 该卡片的数据质量是计算出来的D. 该卡片的数据是通过全谱拟合出来的18、与传统材料成型工艺相比,下列哪项不属于增材制造的优点:()A. 高度的定制性B. 独特的内部构型能力C. 快速工业开发能力D. 全面完备的零件检测标准和技术错误:【D】19、下面描述中不符合对于基于实例推理机制的专家系统的是:()A. 无需完整的知识结构模型B. 开发快C. 最优解可能具有局限性D. 精度高效果好错误:【D】20、在正交试验设计中,对于次要因素,我们应该:()A. 直接忽略B. 对比,任意选择C. 以节约方便选择并继续验证D. 取所有水平再做一次错误:【C】21、一元非线性方程可以通过以下哪种方式进行数据分析?()A. 傅里叶变换B. 转化成一元线性C. 因素替代法D. 拉格朗日方程处理错误:【B】22、下列哪个不是材料学中常用的物理场:()A. 温度场B. 流体场C. 大气场D. 浓度场错误:【C】23、下列选项不符合数学模型特点的是:()A. 数学模型要始于现实世界并终于现实世界B. 数学模型是从根据特定目的建立的数学结构C. 数学模型使用的数学工具越复杂越好D. 建模过程中要尊重现实对象的内在规律错误:【C】24、下列哪个软件采用了Kirkaldy模型对组织进行模拟:()A. Thermal-CalcB. Jmat-ProC. WORDD. SPSS错误:【B】25、对于一元线性方程的拟合,下列哪个选项可以作为拟合标准:()A. 残差和最小B. 残差绝对值和最小C. 残差平方和最小D. 残差平均值最小错误:【C】26、在正交试验设计中,对试验结果进行极差分析主要是:()A. 找到主次因素获得优水平组合B. 获得各列偏差平方和C. 获得数据自由度D. 进行F检验错误:【A】27、人工神经网络的优点不包括:()A. 自学习功能B. 高度线性相关性C. 具有联想存储功能D. 具有高速寻优化解功能错误:【B】28、下列选项中不是计算机技术特点的是:()A. 超强的计算能力B. 近乎无限的存储和分享能力C. 强大的组织与管理能力D. 对机器设备的感知和控制能力错误:【C】29、一个CAD系统通常包括DBMS,应用程序､图形系统,以及:()A. 方法库B. 思维库C. 智库D. 图库错误:【A】30、以BP神经网络为例,其神经网络结构主要有:()A. 前馈型､反馈型B. 优化型､集中型C. 拓扑型､德禄型D. 优赛德型､德斯型､麦斯路型错误:【A】31、通过一次DOE获得的试验参数是:()A. 最佳参数B. 可能是局部最优解C. 无需调整D. 可直接应用与生产错误:【B】32、在计算机控制系统中“集散数字控制系统”的缩写是?()A. DDCB. SSCC. SCCD. DCS错误:【D】33、下列选项中属于第二类边界条件的是: ()A. T0时温度分布B. 边界温度值的函数C. 边界的热流密度函数D. 边界的换热系数和介质温度函数错误:【C】34、在进行三维温度场分析过程中,当待分析模型为圆柱体时,可以采取的方式为:()A. 直接简化为二维模型B. 采用柱坐标进行分析C. 采用直角坐标分析D. 采用球坐标进行分析错误:【B】35、某陶瓷烧结过程中需加热至1600℃并保温15小时,那么建议采用的热电偶型号是:()A. Type JB. Type BC. Type TD. Type K错误:【B】36、对于一个数学模型的分析,下列哪个选项是不需要的:()A. 应用范围分析B. 误差分析C. 统计分析D. 数据稳定性分析错误:【A】37、对于多元线性方程拟合,下列哪个评价指标是说明所有自变量能解释Y变化的百分比:()A. 复相关系数B. 决定系数C. 校正决定系数D. 残差标准差错误:【B】38、Matlab中下列哪个工具箱可以用来对二维非稳态热传导进行求解:()A. PDE工具箱B. CST工具箱C. FLT工具箱D. NNT工具箱错误:【A】39、以BP神经网络为例,通常人工神经网络结构包括:()A. 输入层､输出层B. 神经层､隐层､输出层C. 隐层､输出层D. 输入层､隐层､输出层错误:【D】40、在热机器启动至保温过程可以近似认为:()A. 非稳态传热过程B. 稳态传热过程C. 先稳态后非稳态传热过程D. 先非稳态后稳态传热过程错误:【D】一、单选(共计100分,每题2.5分)1、对于一元线性方程的拟合,下列哪个选项可以作为拟合标准:()A. 残差和最小B. 残差绝对值和最小C. 残差平方和最小D. 残差平均值最小错误:【C】2、在正交试验设计中,对于次要因素,我们应该:()A. 直接忽略B. 对比,任意选择C. 以节约方便选择并继续验证D. 取所有水平再做一次错误:【C】3、Matlab中下列哪个工具箱可以用来对二维非稳态热传导进行求解:()A. PDE工具箱B. CST工具箱C. FLT工具箱D. NNT工具箱错误:【A】4、下列选项不符合数学模型特点的是:()A. 数学模型要始于现实世界并终于现实世界B. 数学模型是从根据特定目的建立的数学结构C. 数学模型使用的数学工具越复杂越好D. 建模过程中要尊重现实对象的内在规律错误:【C】5、能带的概念中,下列哪个选项是错误的?()A. 能带是指接近能级的组合B. 能带是一种近似处理C. 非周期性体系可以使用能带理论进行分析D. 电子共有化使得本来处于相同状态下的电子有了细微差异形成能带错误:【C】6、当系统的结构性质不清楚,但有若干能表征系统规律,描述系统状态的数据可利用时,常用的数学建模方法是:()A. 猜想法B. 数据分析法C. 类比法D. 理论分析法错误:【B】7、以BP神经网络为例,其神经网络结构主要有:()A. 前馈型､反馈型B. 优化型､集中型C. 拓扑型､德禄型D. 优赛德型､德斯型､麦斯路型错误:【A】8、下面描述中,不符合专家系统特点的是: ()A. 专家系统是一个智能计算机系统B. 内部含有大量某领域的专家知识和经验C. 一个系统能处理所有行业的问题D. 核心是推理机的算法和数据获得错误:【C】9、人工神经网络的优点不包括:()A. 自学习功能B. 高度线性相关性C. 具有联想存储功能D. 具有高速寻优化解功能错误:【B】10、下列软件中可以用于红外光谱和拉曼光谱分析的是:()A. SPSSB. ANSYSC. OriginD. WORD错误:【C】11、下列哪个选项不是正交表的特点:()A. 正交性B. 代表性C. 综合可比性D. 离散性错误:【D】12、对于一个数学模型的分析,下列哪个选项是不需要的:()A. 应用范围分析B. 误差分析C. 统计分析D. 数据稳定性分析错误:【A】13、物体各部分之间不发生相对位移,依靠分子､原子及自由电子等微观粒子的热运动进行的热量传递称为:()A. 导热B. 导电C. 扩散D. 膨胀错误:【A】14、PDF卡片中的质量指标“O”是指()A. 该卡片的数据质量较低B. 该卡片的数据质量较为可靠C. 该卡片的数据质量是计算出来的D. 该卡片的数据是通过全谱拟合出来的错误:【A】15、49. 下列选项中符合CCT图的特点的是:()A. 描述材料在等温停留过程中的组织转变B. 描述材料在不同冷却速度下的连续冷却过程中的组织转变C. 描述材料在不同冷却速度下等非连续冷却过程中的组织转变D. 描述材料受电磁场影响的升温过程错误:【B】16、PDF卡片中的质量指标“R”是指()A. 该卡片的数据质量较低B. 该卡片的数据质量较为可靠C. 该卡片的数据质量是计算出来的D. 该卡片的数据是通过全谱拟合出来的错误:【D】17、同时具备增材､等材､减材三种制备方式的材料成型工艺是:()A. SLMB. LENSC. 铸锻铣三合一D. 多维缠绕错误:【C】18、在Matlab中下列哪个函数名称是S型的正切函数: ( )A. LogsigB. TansigC. PurelinD. Mse错误:【B】19、下列选项中不属于材料基因组计划中提出的三大要素的是:()A. 计算工具B. 实验工具C. 数据库D. 创新基础结构错误:【D】20、下列选项中不属于CALPHAD方法的主要特点的是:()A. 体系热力学性质与相图热力学自洽性B. 对于磁性转变具有完整成熟的理论依据C. 可以外推和预测相图亚稳部分D. 能提供相变动力学的重要信息错误:【B】21、对于多元线性方程拟合,下列哪个评价指标是说明所有自变量能解释Y变化的百分比:()A. 复相关系数B. 决定系数C. 校正决定系数D. 残差标准差错误:【B】22、下列哪个软件采用了Kirkaldy模型对组织进行模拟:()A. Thermal-CalcB. Jmat-ProC. WORDD. SPSS错误:【B】23、材料学中PDF卡片是用来进行()分析的()A. XPSB. 拉曼光谱C. 红外光谱D. XRD错误:【D】24、CALPHAD方法主要由计算机技术､数据和()3个相互关联要素组成()A. 浓度B. 温度C. 模型D. 应力错误:【C】25、材料科学中研究有四个要素,下列选项中不不属于四个要素的是:()A.性质与现象B.合成与加工C.资源储备D.结构与成分错误:【C】26、在进行三维温度场分析过程中,当待分析模型为圆柱体时,可以采取的方式为:()A. 直接简化为二维模型B. 采用柱坐标进行分析C. 采用直角坐标分析D. 采用球坐标进行分析错误:【B】27、Hall-Petch公式主要是建立了下列关系中哪一个关系?A. 气体温度与压力的关系B. 玻璃生产中晶体和非晶体转变关系C. 晶粒直径与低碳钢屈服点的关系D. 水泥成分与凝固放热关系错误:【C】28、一元非线性方程可以通过以下哪种方式进行数据分析?()A. 傅里叶变换B. 转化成一元线性C. 因素替代法D. 拉格朗日方程处理错误:【B】29、对于多元线性方程拟合,下列哪个评价指标能反应所有自变量与Y之间的线性相关程度:()A. 复相关系数B. 决定系数C. 校正决定系数D. 残差标准差错误:【A】30、下列选项中符合TTT图的特点的是:()A. 描述材料在等温停留过程中的组织转变B. 描述材料在不同冷却速度下的连续冷却过程中的组织转变C. 描述材料在不同冷却速度下等非连续冷却过程中的组织转变D. 描述材料受电磁场影响的升温过程错误:【A】31、一个CAD系统通常包括DBMS,应用程序､图形系统,以及:()A. 方法库B. 思维库C. 智库D. 图库错误:【A】32、下列选项中属于第二类边界条件的是: ()A. T0时温度分布B. 边界温度值的函数C. 边界的热流密度函数D. 边界的换热系数和介质温度函数错误:【C】33、下列选项中不属于材料学中应力场的有:()A. 位错应力场B. 相变应力场C. 构造应力场D. 焊接应力场错误:【C】34、对于多元线性方程拟合,下列哪个评价指标能反应回归方程的精度:()A. 复相关系数B. 决定系数C. 校正决定系数D. 残差标准差错误:【D】35、与传统材料成型工艺相比,下列哪项不属于增材制造的优点:()A. 高度的定制性B. 独特的内部构型能力C. 快速工业开发能力D. 全面完备的零件检测标准和技术错误:【D】36、在计算机控制系统中“监督数字控制系统”的缩写是?()A. DDCB. SSCC. SCCD. DCS错误:【C】37、在正交试验设计中,对试验结果进行极差分析主要是:()A. 找到主次因素获得优水平组合B. 获得各列偏差平方和C. 获得数据自由度D. 进行F检验错误:【A】38、下列选项中不是计算机技术特点的是:()A. 超强的计算能力B. 近乎无限的存储和分享能力C. 强大的组织与管理能力D. 对机器设备的感知和控制能力错误:【C】39、下列哪个不是材料学中常用的物理场:()A. 温度场B. 流体场C. 大气场D. 浓度场错误:【C】40、下列选项中不属于数据库3级结构的是:()A. 外部级B. 内部级C. 概念级D. 空白级错误:【D】一、单选(共计100分,每题2.5分)1、材料科学中研究有四个要素,下列选项中不不属于四个要素的是:()A.性质与现象B.合成与加工C.资源储备D.结构与成分错误:【C】2、下列哪个软件采用了Kirkaldy模型对组织进行模拟:()A. Thermal-CalcB. Jmat-ProC. WORDD. SPSS错误:【B】3、在进行三维温度场分析过程中,当待分析模型为圆柱体时,可以采取的方式为:()A. 直接简化为二维模型B. 采用柱坐标进行分析C. 采用直角坐标分析D. 采用球坐标进行分析错误:【B】4、对于一元线性方程的拟合,下列哪个选项可以作为拟合标准:()A. 残差和最小B. 残差绝对值和最小C. 残差平方和最小D. 残差平均值最小错误:【C】5、对于多元线性方程拟合,下列哪个评价指标能反应回归方程的精度:()A. 复相关系数B. 决定系数C. 校正决定系数D. 残差标准差错误:【D】6、PDF卡片中的质量指标“O”是指()A. 该卡片的数据质量较低B. 该卡片的数据质量较为可靠C. 该卡片的数据质量是计算出来的D. 该卡片的数据是通过全谱拟合出来的错误:【A】7、以BP神经网络为例,其神经网络结构主要有:()A. 前馈型､反馈型B. 优化型､集中型C. 拓扑型､德禄型D. 优赛德型､德斯型､麦斯路型错误:【A】8、PDF卡片中的Star quality是指()A. 该卡片的数据质量较低B. 该卡片的数据质量较为可靠C. 该卡片的数据质量是计算出来的D. 该卡片的数据是通过全谱拟合出来的错误:【B】9、在计算机控制系统中“直接数字控制系统”的缩写是?()A. DDCB. SSCC. SCCD. DCS错误:【A】10、一元非线性方程可以通过以下哪种方式进行数据分析?()A. 傅里叶变换B. 转化成一元线性C. 因素替代法D. 拉格朗日方程处理错误:【B】11、同时具备增材､等材､减材三种制备方式的材料成型工艺是:()A. SLMB. LENSC. 铸锻铣三合一D. 多维缠绕错误:【C】12、当系统的结构性质不清楚,但有若干能表征系统规律,描述系统状态的数据可利用时,常用的数学建模方法是:()A. 猜想法B. 数据分析法C. 类比法D. 理论分析法错误:【B】13、下列选项中不是计算机技术特点的是:()A. 超强的计算能力B. 近乎无限的存储和分享能力C. 强大的组织与管理能力D. 对机器设备的感知和控制能力错误:【C】14、与传统材料成型工艺相比,下列哪项不属于增材制造的优点:()A. 高度的定制性B. 独特的内部构型能力C. 快速工业开发能力D. 全面完备的零件检测标准和技术错误:【D】15、对于一个数学模型的分析,下列哪个选项是不需要的:()A. 应用范围分析C. 统计分析D. 数据稳定性分析错误:【A】16、下列选项中不属于数据库的主要特征:()A. 数据独立性B. 数据结构化C. 数据冗余D. 数据一致性错误:【C】17、下列哪个不是材料学中常用的物理场:()A. 温度场B. 流体场C. 大气场D. 浓度场错误:【C】18、下列选项不属于有限差分法对温度场进行模拟计算的是:()A. 对区域进行离散化,确定计算节点B. 根据模型选择合适的单元进行设定C. 建立离散方程D. 求解线性方程组错误:【B】19、下列选项中不属于材料学中应力场的有:()A. 位错应力场B. 相变应力场C. 构造应力场D. 焊接应力场错误:【C】20、以BP神经网络为例,通常人工神经网络结构包括:()A. 输入层､输出层B. 神经层､隐层､输出层C. 隐层､输出层D. 输入层､隐层､输出层错误:【D】21、下列不属于材料科学与工程研究内容的是:()A. 市场价格B. 组成结构C. 性能错误:【A】22、对于多元线性方程拟合,下列哪个评价指标能反应所有自变量与Y之间的线性相关程度:()A. 复相关系数B. 决定系数C. 校正决定系数D. 残差标准差错误:【A】23、下列选项不符合数学模型特点的是:()A. 数学模型要始于现实世界并终于现实世界B. 数学模型是从根据特定目的建立的数学结构C. 数学模型使用的数学工具越复杂越好D. 建模过程中要尊重现实对象的内在规律错误:【C】24、下列选项中不属于材料基因组计划中提出的三大要素的是:()A. 计算工具B. 实验工具C. 数据库D. 创新基础结构错误:【D】25、PDF卡片中的质量指标“R”是指()A. 该卡片的数据质量较低B. 该卡片的数据质量较为可靠C. 该卡片的数据质量是计算出来的D. 该卡片的数据是通过全谱拟合出来的错误:【D】26、Hall-Petch公式主要是建立了下列关系中哪一个关系?A. 气体温度与压力的关系B. 玻璃生产中晶体和非晶体转变关系C. 晶粒直径与低碳钢屈服点的关系D. 水泥成分与凝固放热关系错误:【C】27、下列选项中符合TTT图的特点的是:()A. 描述材料在等温停留过程中的组织转变B. 描述材料在不同冷却速度下的连续冷却过程中的组织转变C. 描述材料在不同冷却速度下等非连续冷却过程中的组织转变D. 描述材料受电磁场影响的升温过程错误:【A】28、在Matlab中下列哪个函数名称是基于梯度下降法的学习函数: ()A. NewcfB. PurelinC. MseregD. Learngd错误:【D】29、下列选项中不属于数据库3级结构的是:()A. 外部级B. 内部级C. 概念级D. 空白级错误:【D】30、某陶瓷烧结过程中需加热至1600℃并保温15小时,那么建议采用的热电偶型号是:()A. Type JB. Type BC. Type TD. Type K错误:【B】31、在计算机控制系统中“集散数字控制系统”的缩写是?()A. DDCB. SSCC. SCCD. DCS错误:【D】32、材料学中PDF卡片是用来进行()分析的()A. XPSB. 拉曼光谱C. 红外光谱D. XRD错误:【D】33、在正交试验设计中,对于次要因素,我们应该:()A. 直接忽略B. 对比,任意选择C. 以节约方便选择并继续验证D. 取所有水平再做一次错误:【C】34、在Matlab中下列哪个函数名称是S型的正切函数: ( )A. LogsigB. TansigC. PurelinD. Mse错误:【B】35、在正交试验设计中,对试验结果进行极差分析主要是:()A. 找到主次因素获得优水平组合B. 获得各列偏差平方和C. 获得数据自由度D. 进行F检验错误:【A】36、能带的概念中,下列哪个选项是错误的?()A. 能带是指接近能级的组合B. 能带是一种近似处理C. 非周期性体系可以使用能带理论进行分析D. 电子共有化使得本来处于相同状态下的电子有了细微差异形成能带错误:【C】37、人工神经网络的优点不包括:()A. 自学习功能B. 高度线性相关性C. 具有联想存储功能D. 具有高速寻优化解功能错误:【B】38、CALPHAD方法主要由计算机技术､数据和()3个相互关联要素组成()A. 浓度B. 温度C. 模型D. 应力错误:【C】39、下列哪个选项不是正交表的特点:()A. 正交性B. 代表性C. 综合可比性D. 离散性错误:【D】40、49. 下列选项中符合CCT图的特点的是:()A. 描述材料在等温停留过程中的组织转变B. 描述材料在不同冷却速度下的连续冷却过程中的组织转变C. 描述材料在不同冷却速度下等非连续冷却过程中的组织转变D. 描述材料受电磁场影响的升温过程错误:【B】一、单选(共计100分,每题2.5分)1、CALPHAD方法主要由计算机技术､数据和()3个相互关联要素组成()A. 浓度B. 温度C. 模型D. 应力错误:【C】2、对于多元线性方程拟合,下列哪个评价指标能反应所有自变量个数的影响:()A. 复相关系数B. 决定系数C. 校正决定系数D. 残差标准差错误:【C】3、Johnson-Mehl-Avrami公式主要是用于描述:()A. 材料机械性能与温度的关系B. 材料晶体结构C. 非晶材料转变过程D. 再结晶动力学错误:【D】4、下列选项不符合数学模型特点的是:()A. 数学模型要始于现实世界并终于现实世界B. 数学模型是从根据特定目的建立的数学结构C. 数学模型使用的数学工具越复杂越好D. 建模过程中要尊重现实对象的内在规律错误:【C】5、某陶瓷烧结过程中需加热至1600℃并保温15小时,那么建议采用的热电偶型号是:()A. Type JB. Type BC. Type TD. Type K错误:【B】6、在计算机控制系统中“直接数字控制系统”的缩写是?()A. DDCB. SSCC. SCCD. DCS错误:【A】7、下列不属于材料科学与工程研究内容的是:()A. 市场价格B. 组成结构C. 性能D. 制备工艺错误:【A】8、Matlab中下列哪个工具箱可以用来对二维非稳态热传导进行求解:()A. PDE工具箱B. CST工具箱C. FLT工具箱D. NNT工具箱错误:【A】9、一个CAD系统通常包括DBMS,应用程序､图形系统,以及:()A. 方法库B. 思维库C. 智库D. 图库错误:【A】10、下列选项中属于第二类边界条件的是: ()A. T0时温度分布B. 边界温度值的函数C. 边界的热流密度函数D. 边界的换热系数和介质温度函数错误:【C】11、下列哪个选项不是正交表的特点:()A. 正交性B. 代表性C. 综合可比性D. 离散性错误:【D】12、PDF卡片中的质量指标“R”是指()A. 该卡片的数据质量较低B. 该卡片的数据质量较为可靠C. 该卡片的数据质量是计算出来的D. 该卡片的数据是通过全谱拟合出来的错误:【D】13、49. 下列选项中符合CCT图的特点的是:()A. 描述材料在等温停留过程中的组织转变B. 描述材料在不同冷却速度下的连续冷却过程中的组织转变C. 描述材料在不同冷却速度下等非连续冷却过程中的组织转变D. 描述材料受电磁场影响的升温过程错误:【B】14、能带的概念中,下列哪个选项是错误的?()A. 能带是指接近能级的组合B. 能带是一种近似处理C. 非周期性体系可以使用能带理论进行分析D. 电子共有化使得本来处于相同状态下的电子有了细微差异形成能带错误:【C】15、下列选项中不属于材料学中应力场的有:()A. 位错应力场B. 相变应力场C. 构造应力场D. 焊接应力场错误:【C】16、下列软件中可以用于红外光谱和拉曼光谱分析的是:()A. SPSSB. ANSYSC. OriginD. WORD错误:【C】17、以热电偶为例,其常用的采样方式有:()A. 延时采样和查询采样B. 上采样C. 下采样D. 反卷积采样错误:【A】18、在Matlab中下列哪个函数名称是S型的正切函数: ( )A. LogsigB. TansigC. PurelinD. Mse错误:【B】19、以BP神经网络为例,其神经网络结构主要有:()A. 前馈型､反馈型B. 优化型､集中型C. 拓扑型､德禄型D. 优赛德型､德斯型､麦斯路型错误:【A】20、下面描述中不符合对于基于实例推理机制的专家系统的是:()A. 无需完整的知识结构模型B. 开发快C. 最优解可能具有局限性D. 精度高效果好错误:【D】21、通过一次DOE获得的试验参数是:()A. 最佳参数B. 可能是局部最优解C. 无需调整D. 可直接应用与生产错误:【B】22、在热机器启动至保温过程可以近似认为:()A. 非稳态传热过程B. 稳态传热过程C. 先稳态后非稳态传热过程D. 先非稳态后稳态传热过程错误:【D】23、与传统材料成型工艺相比,下列哪项不属于增材制造的优点:()A. 高度的定制性B. 独特的内部构型能力C. 快速工业开发能力D. 全面完备的零件检测标准和技术错误:【D】24、在正交试验设计中,对于次要因素,我们应该:()A. 直接忽略B. 对比,任意选择C. 以节约方便选择并继续验证D. 取所有水平再做一次错误:【C】25、下列哪个软件采用了Kirkaldy模型对组织进行模拟:()A. Thermal-CalcB. Jmat-Pro。

《计算机技术在材料科学中的应用》随着科学技术的不断发展，计算机技术在各个领域的应用也日益广泛，其中包括材料科学领域。

计算机技术的发展使得在材料科学研究中更加便捷和有效，为材料研发和设计提供了全新的途径和方法。

本文将通过全面的评估，探讨计算机技术在材料科学中的应用，帮助读者更深入地了解这一主题。

一、计算机模拟在材料科学中的应用1.原子层面的模拟计算机技术可以模拟原子层面的材料结构和性质，利用分子动力学模拟等方法，研究材料的结构、热力学性质、动力学行为等。

通过这些模拟可以更好地理解材料的微观结构和性能，为新材料的设计和研发提供重要的参考。

2.材料表征与成像计算机技术可以实现对材料的表征与成像，通过原子力显微镜、透射电子显微镜等技术，对材料的微观结构和表面形貌进行模拟和重建，帮助科研人员更好地理解材料的特性和表现形态。

3.晶体结构预测通过计算机模拟的方法，可以对晶体结构进行预测和优化，提高新材料的研发效率，并且发现一些在实验中难以获得的新材料结构。

二、材料设计和优化中的计算机辅助方法1.材料数据库与大数据分析计算机技术可以建立和维护大规模的材料数据库，通过对大数据的分析和挖掘，挖掘一些潜在的新材料组成和性能规律，提高新材料的发现效率。

2.晶体工程与材料优化计算机辅助的晶体工程和材料优化方法，可以通过高通量计算和机器学习等技术，实现对材料性能和构造的优化，提高材料的性能和可靠性。

三、个人观点和总结从上述内容可见，计算机技术在材料科学中的应用已经成为材料科学研究的重要手段。

通过计算机技术的应用，我们可以更加深入地理解材料的微观结构和性能，为新材料的设计和研发提供全新的途径和方法。

然而，在材料科学研究中，计算机技术的应用也面临一些挑战，比如模拟精度、数据挖掘的准确性等方面需要进一步完善。

计算机技术的应用为材料科学研究带来了巨大的推动力，相信随着技术的不断进步，计算机技术在材料科学中的应用将会有更加广阔的发展前景。

计算机在材料科学中的应用上机实验计算机在材料科学领域的应用已经成为研究人员和工程师的重要工具。

使用计算机进行上机实验，可以帮助研究人员更好地理解材料性能和行为，并加速材料设计和开发的进程。

下面将介绍计算机在材料科学中的几个重要应用。

1.材料建模与仿真计算机可以用于材料建模和仿真，通过计算模拟材料性能的变化。

例如，分子动力学模拟可以用于研究原子或分子水平上的材料行为，从而揭示材料的力学性能和热力学性质。

此外，密度泛函理论计算可以用于预测材料的电子结构和光学性质。

这些模拟和计算能够帮助研究人员更好地理解材料的性质，在设计新材料时提供重要的指导。

2.材料性能优化通过计算机仿真，可以进行材料性能的优化。

使用材料属性数据库和机器学习算法，可以通过计算预测材料的性能，并为材料设计和优化提供指导。

例如，通过计算机辅助设计和优化，可以预测材料的力学性能、热电性能和光学性能等，并选择合适的工艺和材料组成来满足特定需求。

这种计算辅助的材料设计方法能够减少实验试错和成本，加快材料开发的速度。

3.界面与相互作用研究计算机模拟可以用于研究材料间的相互作用和界面性能。

例如，通过分子动力学模拟可以研究材料的界面结构和界面力学性能，为多相材料的设计和开发提供指导。

计算机还可以模拟材料的界面和表面反应，研究材料的腐蚀行为和氧化反应等。

通过计算机模拟的研究，可以深入了解材料的界面行为和相互作用机制，从而提高材料的表面性能和应用效果。

4.材料制备和工艺优化计算机在材料制备和工艺优化方面也有重要的应用。

通过计算机模拟可以预测材料在不同制备条件下的结构和性能变化，帮助工程师选择合适的制备工艺参数。

例如，通过计算机模拟可以优化材料的晶体生长过程，从而获得高质量的晶体。

此外，计算机还可以模拟材料的熔融过程、液滴形成和纳米颗粒的生长等，为材料的制备和工艺优化提供重要的指导。

综上所述，计算机在材料科学中的应用上机实验具有重要意义。

通过计算机模拟和计算，可以深入研究材料的性能和行为，加快材料设计和开发的进程。

计算机在材料科学中的应用材料科学作为一门跨学科的科学，涉及物质的结构、性能和制备等方面，其发展对于人类社会的发展起着至关重要的作用。

随着计算机技术的不断发展，计算机在材料科学中的应用也日益广泛。

本文将就计算机在材料科学中的应用进行探讨。

首先，计算机在材料模拟方面发挥着重要作用。

材料的性能往往与其微观结构密切相关，而材料的微观结构又往往十分复杂，难以直接观测和理解。

通过计算机模拟，可以对材料的微观结构进行精确的建模和仿真，从而揭示材料的性能与结构之间的内在联系。

这种基于计算机的模拟方法，为材料科学的研究提供了全新的思路和手段。

其次，计算机在材料设计方面也发挥着重要作用。

传统的材料设计往往是基于试验和经验进行的，这种方法存在着成本高、周期长、效率低等问题。

而借助计算机的强大计算能力和智能算法，可以对材料的组成、结构和性能进行精确的计算和预测，从而加快材料设计的速度，降低材料研发的成本，提高材料的性能。

另外，计算机在材料制备方面也发挥着越来越重要的作用。

现代材料制备往往涉及复杂的工艺和工程问题，而计算机辅助制造（CAM）技术的发展，使得材料的制备过程变得更加精确、高效和可控。

通过计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）技术，可以实现对材料制备过程的精确控制和优化，从而提高材料制备的质量和效率。

最后，计算机在材料性能评价和预测方面也发挥着重要作用。

材料的性能评价往往需要进行大量的试验和测试工作，这不仅成本高昂，而且耗时耗力。

而通过计算机的数据处理和分析能力，可以对材料的性能进行快速、准确的评价和预测，为材料的选择和应用提供科学依据。

总之，计算机在材料科学中的应用，不仅为材料科学的研究提供了新的思路和手段，而且为材料的设计、制备、评价和预测等方面带来了革命性的变革。

随着计算机技术的不断发展和进步，相信计算机在材料科学中的应用将会发挥越来越重要的作用，推动材料科学的发展迈上一个新的台阶。

计算机在材料科学中的应用材料科学：以材料的组成、结构、性能、制备工艺和使用性能以及它们之间相互关系为研究对象的一门科学;这也是材料研究者的共同使命;材料科学的四个要素包括：成分、组织、性能、合成/制备; 计算机在材料科学中的应用领域：1.计算机用于新材料的设计2.材料科学研究中的计算机模拟3 材料与工艺过程的优化及自动控制4 计算机用于数据和图像处理 5 计算机网络在材料研究中的应用特定性能的新材料,按生产要求设计最佳的制备和加工方法;主要是利用人工智能、模式识别、计算机模拟、知识库和数据库等技术, 使人们能将物理、化学理论和大批杂乱的实验资料沟通起来, 用归纳和演绎相结合的方式对新材料的研制作出决策, 为材料设计的实施提供行之有效的技术和方法;之一;材料设计中的计算机模拟对象遍及从材料研制到使用的过程,包括合成、结构、性能制备和使用等;计算机模拟是一种根据实际体系在计算机上进行的模拟实验;通过将模拟结果与实际体系的实验数据进行比较, 可以检验模型的准确性, 也可以检验出模型导出的解析理论所作的简化近似是否成功,还可为现实模型和实验室中无法实现的探索模型做详细的预测并提供方法;优点：在某些情况下,计算机模拟可以部分地代替实验;计算机模拟对于理论的发展也有重要的意义;1.简述建立数学模型的基本步骤;常用的数学模型建立有几种方法;答：建立数学模型的基本步骤：⑴建模准备——是确定建模课题的过程,就是要了解问题的实际背景,明确建模的目的;深入生产和科研实际以及社会生活实际,掌握与课题有关的第一手资料,汇集与课题有关的信息和数据,弄清问题的实际背景和建模的目的,进行建模筹划;⑵建模假设——建模假设就是根据建模的目的对原型进行适当的抽象、简化,把那些反映问题本质属性的形态、量及其关系抽象出来,简化掉那些非本质的因素、使之摆脱原来的具体复杂形态,形成对建模有用的信息资源和前提条件;对原型的抽象、简化不是无条件的,必须按照假设的合理性原则：①目的性原则；②真实性原则；③简明性原则；④全面性原则;⑶构造模型——在建模假设的基础上,进一步分析建模假设的内容,首先区分常量、变量、已知量、未知量,然后查明各种量所处的地位、作用和他们之间的关系,选择恰当的数学工具和构造模型的方法对其进行表征,构造出刻画实际问题的模型;⑷模型求解——构造数学模型之后,根据已知条件和数据,分析模型的特征和模型的结构特点,设计或选择求解模型的数学方法和算法,然后编写计算机程序或运用与算法相适应的软件包,并借助计算机完成对模型的求解;⑸模型分析——根据建模的目的要求,对建模求解的数字结果,或进行稳定性分析,或进行系统参数的灵敏度分析,或进行误差分析等;通过分析,如果不符合要求就修改或增减建模假设条件,重新建模,直到符合要求;如果通过分析符合要求,还可以对模型进行评价、优化、预测等方面的分析和探讨;⑹模型检验——模型分析符合要求后,还必须回到客观实际中去对模型进行检验,看是否符合客观实际,若不符合,就修改或增减假设条件,重新建模,循环往复,不断完善,直到获得满意的结果;⑺模型应用——模型应用是数学建模的宗旨,也是对建模的最客观、最公正的检验;一个成功的数学建模,必须根据建模的目的,将其用于分析、研究和解决实际问题,充分发挥数学建模在生产和科研中的特殊作用;常用的数学建模方法：1理论分析法;2模拟方法;3类比分析法;4数据分析法;2、最小二乘法的原理;求系统回归方程的方法;解：最小二乘法又称最小平方法是一种数学优化技术;它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配;利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据,并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小;最小二乘法还可用于曲线拟合;其他一些优化问题也可通过最小化能量或最大化熵用最小二乘法来表达;求一条通过或接近一组数据点的曲线,这一过程叫数据拟合,而表示曲线的数学式称为回归方程;求系统回归方程的一般方法如下：设有一未知系统,以测得该系统有 n个输入-输出数据点为x i ,y i i=1,2,…,n现寻求其函数关系y=fx或Fx,y=0无论x,y为什么函数关系,假设用以多项式y^=b0 +b1 x+b2 x2+…b m x m作为对输出观测量y的估计用y^表示;若能确定其阶数及系数b0 、b1 、b2 …,b m,所得到的就是回归方程——数学建模;各项系数即回归系数;当输入为x i,输出为y i时,多项式拟合曲线相应于的估计值为y i^=b0 +b1 x i+b2 x i2+…b m x i m i=1, 2, …,n现在要使多项式估计与观测值的差的平方和Q=∑y i^-y i2为最小,这就是最小二乘法,令ΔQ/Δb j=0 j=1, 2, …,m得到下列正规方程组ΔQ/Δb1=2∑b0 +b1 x i+b2 x i2+…b m x i m - y i x i =0ΔQ/Δb2= 2∑b0 +b1 x i+b2 x i2+…b m x i m - y i x i2=0┆ΔQ/Δb M= 2∑b0 +b1 x i+b2 x i2+…b m x i m - y i x i m =0一般数据点个数n大于多项式阶数m,m取决于残差的大小,这样,从上式可求出回归系数b0,b1,…b m,从而建立回归方程数据模型;3.请简述差分法的数学思想和解题目步骤;答：差分法的数学思想：将求解域划分为差分网络,用有限网格节点代替连续的求解域;有限差分法通过Taylor技术展开等方法,把控制方程中的导数用网格节点上的函数值的差商代替进行疏散,从而建立以网格节点上的值为未知数的方程组;有限差分法的主要解题步骤：1建立微分方程;2构建差分格式;3求解差分方程;4精度分析和检验;4有限元分析的基本原理;答：一、是把连续的几何机构离散成有限个单元,并在每一个单元中设定有限个节点；二、根据几何机构离散思想而将连续体看作仅在节点处相连接的一组单元的集合体,同时选定场函数的节点值作为基本未知量并在每一单元中假设一个近似插值函数以表示单元中场函数的分布规律；三、建立用于求解节点未知量的有限元方程组,再将一个连续域中的无限自由度问题转化为离散域中的有限自由度问题;四、求解得到节点值,再通过设定的插值函数确定单元上以至个集合体上的场函数;然后对每个单元选取适当的插值函数,使得该函数在子域内部、在子域分界面上以及子域与外界面上都满足一定的条件;五、单元组合体在已知外载荷作用下处于平衡状态时,列出一系列以节点、位移为未知量的线性方程组,利用计算机解出节点位移后,再用与模型相关公式,计算出各单元上产生的微小变化,当各单元小到一定程度,那么它就代表连续体各处的真实情况;❖有限单元法的基本思想就是把一个连续体人为的分割成有限个单元,即把一个结构看成由若干通过结点相连的单元组成的整体,先进行单元分析,然后再把这些单元组合起来代表原来的结构;这种先化整为零、再积零为整的方法就叫有限元法;从数学的角度来看,有限元法是将一个偏微分方程化成一个代数方程组,利用计算机求解;由于有限元法是采用矩阵算法,借助计算机这个工具可以快速的算出结果;6..请简述有限元法的数学思想和解题目步骤;答：有限元法的数学思想：把连续的几何结构离散成有限个单元,并在每个单元中设定有限个节点,运用变分原理和加权余量法等数学基础解得节点值,进而得到整个集合体的场函数;有限元法的解题步骤:1建立求解域并将其离散化为有限单元;2假设代表单元解的近似连续函数;3建立单元方程;4构造单元整体刚度矩阵;5施加边界条件,初始条件和荷载;6求解线性或非线性的微分方程组,得到节点求解结果及其他重要信息;1.建模阶段建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型——有限元模型,从而为有限元数值计算提供必要的输入数据;有限元建模的中心任务是结构离散,即划分网格;但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等;2.计算阶段计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算;由于这一步运算量非常大,所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成;3.后处理阶段它的任务是对计算输出的结果进行必要的处理,并按一定方式显示或打印出来,以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估,并作为相应的改进或优化,这是进行结构有限元分析的目的所在;❖首先,有限元模型为计算提供所有原始数据,这些输入数据的误差将直接决定计算结果的精度；❖其次,有限元模型的形式将对计算过程产生很大的影响,合理的模型既能保证计算结构的精度,又不致使计算量太大和对计算机存储容量的要求太高；❖再次,由于结构形状和工况条件的复杂性,要建立一个符合实际的有限元模型并非易事,它要考虑的综合因素很多,对分析人员提出了较高的要求；❖最后,建模所花费的时间在整个分析过程中占有相当大的比重,约占整个分析时间的70%,因此,把主要精力放在模型的建立上以及提高建模速度是缩短整个分析周期的关键;9.模型中一般包括以下三类数据：❖ 1.节点数据：包括每个节点的编号、坐标值等；❖ 2.单元数据：a.单元编号和组成单元的节点编号；b.单元材料特性,如弹性模量、泊松比、密度等；c.单元物理特征值,如弹簧单元的刚度系数、单元厚度、曲率半径等；d.一维单元的截面特征值,如截面面积、惯性矩等；e.相关几何数据b.载荷条件数据；c.热边界条件数据；d.其他边界数据.1.分析问题定义在进行有限元分析之前,首先应对结果的形状、尺寸、工况条件等进行仔细分析,只有正确掌握了分析结构的具体特征才能建立合理的几何模型;总的来说,要定义一个有限元分析问题时,应明确以下几点：a.结构类型；b.分析类型；c.分析内容；d.计算精度要求；e.模型规模；f.计算数据的大致规律2.几何模型建立几何模型是从结构实际形状中抽象出来的,并不是完全照搬结构的实际形状,而是需要根据结构的具体特征对结构进行必要的简化、变化和处理,以适应有限元分析的特点;3.单元类型选择划分网格前首先要确定采用哪种类型的单元,包括单元的形状和阶次;单元类型选择应根据结构的类型、形状特征、应力和变形特点、精度要求和硬件条件等因素综合进行考虑;4.单元特性定义有限元单元中的每一个单元除了表现出一定的外部形状外,还应具备一组计算所需的内部特征参数,这些参数用来定义结构材料的性能、描述单元本身的物理特征和其他辅助几何特征等.5.网格划分网格划分是建立有限元模型的中心工作,模型的合理性很大程度上可以通过所划分的网格形式反映出来;目前广泛采用自动或半自动网格划分方法,如在Ansys中采用的SmartSize网格划分方法就是自动划分方法;6.模型检查和处理一般来说,用自动或半自动网格划分方法划分出来的网格模型还不能立即应用于分析;由于结构和网格生成过程的复杂性,划分出来的网格或多或少存在一些问题,如网格形状较差,单元和节点编号顺序不合理等,这些都将影响有限元计算的计算精度和计算时间;7.边界条件定义在对结构进行网格划分后称为离散模型,它还不是有限元模型,只有在网格模型上定义了所需要的各类边界条件后,网格模型才能成为完整的有限元模型;11..Ansys主要功能❖ 1. 结构分析；2. 高度非线性瞬态动力分析ANSYS/LS-DYNA；3. 热分析；4. 电磁分析；5. 流体动力学分析；6. 声学分析；7. 压电分析；8. 多场耦合分析；9. 优化设计及设计灵敏度分析； 10.二次开发功能；11. ANSYS土木工程专用包;.典型分析过程：1. 准备工作： 1清空数据库并开始一个新分析2指定新的工作文件名Jobname3指定新标题Title 4指定新的工作目录Working Directory;2.前置处理——创建有限元模型：1单元属性定义单元类型、实常数、材料属性；2创建或读入几何实体模型；3划分单元获得网络模型节点及单元：4模型检查,存储模型;3.计算求解——施加载荷进行求解：1选择分析类型并设置分析选型；2定义载荷及载荷步选项；3求解 solve;长、气象沉积、复合材料的失效破坏等;蒙特卡洛法的基本步骤：1构建概率模型;2随机抽样;3估计统计量;14.请回答Ansys软件主要包括三个部分的名称和各部分的功能;答：Ansys软件主要包括三个部分：前处理模块,求解模块和后处理模块;前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便的构造有限元模型；求解模块可模拟多种物理介质的相互作用,具有灵敏度分析和优化分析能力；后处理模块可将计算结果以图形,图表,曲线形式显示或输出;15.简述数据库的构成和主要特征;答：数据库系统至少包含以下三部分：1.数据库：结构化的相关数据的集合,有数据间的关联性;2.物理存储器：存储数据的介质,如光盘、磁盘、磁带等;3.数据库软件：负责对数据库管理和维护的软件,其核心是DBMS;16.数据库系统管理数据具有下列特征：1.数据共享：多用户同时使用全部或部分数据;2.数据独立性：每个用户所使用的数据有其自身的逻辑机构;3.减少数据冗余：数据集中管理,统一组织、定义和存储;4.数据的结构化：数据的相互关联和记录类型的相互关联;5.统一的数据保护功能：并发控制的问题,加强了对数据的保护;17.用PC-PDF检索系统分析PVD涂层的XRD谱线1 PC-PDF检索系统2使用方法分析过程PVD涂层：高速钢TiN多弧离子镀PVD涂层;沉积工艺为：预抽真空20min,预轰击清洗15min,离子镀沉积30min后冷却出炉;涂层厚度约2～3μm,可以初步判断XRD图谱为基体的衍射峰和涂层的衍射峰的叠加;1根据相图,确定稳定相,估计非平衡相：根据Fe-Ti相图,稳定化合物只有TiFe和TiFe2两种,分析得出优先形成TiFe;根据Ti-N相图,在PVD 的温度下可能形成的稳定相有α-Ti、Ti2N及TiN,除此外,还可能出现非平衡相;2检索：采用布尔Boolean检索法对仅形成Ti-N和Fe-Ti化合物进行检索,检索出12张PDF卡片;选择编号就可得到相应的PDF卡片在每个记录中存入的主要内容有：序号、PDF卡片号、物相名、该物相所含的元素名、晶体结构参数、衍射靶参数、晶面间距值、相对强度值、晶面指数等;;结合该PVD工艺条件和PDF卡片对试样的X衍射图谱进行对照分析,得出该涂层表面主要有TiN、Ti2N 、、FeTi相;3分析：X射线衍射物相定性计算机分析系统;有了PDF卡片检索数据库,结合相分析软件可在获得 X射线衍射谱后,利用数据库来对照分析,迅速准确对物相进行分析;Philips 公司为此开发出了 PC-IDENTIFY X衍射图谱计算机分析系统,该分析系统将各衍射降的值与各个可能存在物相的 d 值逐个进行比较,最终输出分析结果;该分桥系统为 X衍射仪的一部分,能迅速对物相进行分析;18.举例说明材料数据库应用的实例;答：材料数据库应用的实例1计算机选材系统;选材系统可以查询材料基本信息、加工应用和商业信息;2合金相图数据库系统;合金相图数据库系统可以方便查询到合金系中合金状态、温度和成分之间的关系;3数据库用于材料热处理工艺设计;在热处理工艺数据库的基础上,开发了CAPP,使工艺设计中的工艺参数选择、保温时间的计算、零件图形的绘制等工作均由计算机来自动完成;4数据库在材料物相分析中的应用;该数据库可以方便的检索物相、计算物相质量分数等;19.完整的专家系统由六个组成部分的功能：1知识库：用于存放领域专家提供的专门知识,它有知识的数量和质量之分,要选择合适的知识表达方式和数据结构、把专家的知识形式化并存入知识库中;2工作数据库：包含问题的有关初始数据和求解过程的中间信息组成;3推理机：它要解决如何选择和使用知识库中的知识,并运用适当的控制策略进行推理来实现问题的求解;4知识获取机制：实现专家系统的自我学习,在系统使用过程中能自动获取知识,不断完善扩大现有系统功能;5解释机制：专家系统在通用户的交互过程中,回答用户提出的各种问题,包括与系统运行有关的求解过程和与运行无关的关于系统自身的一些问题;6人机接口：实现系统与用户之间的双向信息转换,即系统将用户的输入信息翻译成系统可以接受的内部形式,或把系统向用户输出的信息转换成人类所熟悉的信息表达方式;20.将专家系统分为下列几类：1解释专家系统：通过对已知信息和数据的分析与解释,确定它们的含义,如图像分析、化学结构分析和信号解释等;2预测专家系统：通过对过去和现在已知状况的分析,推断未来可能发生的情况,如天气预报、人口预测、经济预测、军事预测;3诊断专家系统：根据观察到的情况来推断某个对象机能失常即故障的原因,如医疗诊断、软件故障诊断、材料失效诊断等;4设计专家系统：工具设计要求,秋初满足设计问题约束的目标配置,如电路设计、土木建筑工程设计、计算机结构设计、机械产品设计和生产工艺设计等;5规划专家系统：找出能够达到给定目标的动作序列或步骤,如机器人规划、交通运输调度、工程项目论证、通信与军事指挥以及农作物施肥方案等;6监视专家系统：对系统、对象或过程的行为进行进行不断观察,并把观察到的行为与其应当具有的行为进行比较,以便发现异常情况,发出警报,如核电站的安全监视等;7控制专家系统：自适应地管理一个受控对象的全面行为,使之满足预期的要求,如空中交通管制、商业管理、作战管理、自主机器人控制、生产过程控制等;21.实现"材料设计"的主要原因基本条件有以下三点：1基础理论物理和化学,特别是固体理论、量子化学和化学键理论的完善和发展；2计算机信息处理技术特别是人工智能、模式识别、计算机模拟、知识库和数据库等的建立和发展；3先进的材料生产和制备技术的发展：采用如急冷Splat Cooling、分子束外延MBD、有机金属化合物气相沉积、离子注入、微重力制备等;1、人工神经网络的特点和优越性表现在哪几个方面1具有自学习功能;2具有联想存储功能;3具有高速寻找优化解的能力;2、数据库数据主要特征包括1数据共享2数据独立性3减少数据冗余4数据的结构化5统一的数据保护功能;4、简述专家系统的工作过程：专家系统的工作过程大致描述为：系统根据用户提出的目标以综合数据库为出发点,在控制策略的指导下,由推理机运用知识库中的有关知识,通过不断的探索推理以实现求解的目标,因此,知识库与推理机是专家系统的核心部分,专家系统的工作过程是以知识为基础、对目标问题进行求解的过程是一个搜索过程;6、什么是人工神经网络,并画出经典人工神经网络连接形式人工神经网络是一种信息处理技术,力图模拟人类处理问题方式去理解＆利用信息;人工神经网络既可以解决定性问题,又可以解决用于直接解决定量问题,具有较好的可靠性;擅长处理复杂的多元非线性问题；具有自学能力,能从已有的实验数据中自动总结规律;7、人工神经网络的结构形式有那些,并画出结构示意图1前馈式网络2输入输出有反馈的前馈网络3前馈内层互联网络4反馈型全互联网络5反馈型局部连接网络8、人工神经网络有那些类型1解释专家系统2预测专家系统3诊断专家系统4设计专家系统5规划专家系统6监视专家系统7控制专家系统9、什么是数据库管理系统数据库管理系统简称DBMS是一组通用的程序,对数据库中数据的各种操作提供一种共用的方法,接受并完成用户提出的访问数据库的各种请求,负责数据库的建立、操纵、管理＆维护;其任务就是在保证数据安全、可靠的同时,提高数据应用时的简明性＆方便性;数据库又可分为层次型、网络型和关系型三种;10在计算机控制系统中,什么是可靠性衡量可靠性的指标是什么可靠性:是指计算机控制系统能够无故障运行的能力,具体衡量可靠性的指标是“平均故障时间”;发生故障的间隔时间越长,则系统的可靠性就越高;11、在计算机工业控制系统中,硬件系统的五大组成部分是什么微型计算机、外部设备、外围设备、工业自动化仪表和被控工业对象12、在计算机控制系统中,什么是可维护性可维护性：是指日常进行维护时的方便程度,并在发生故障时能尽量缩短故障时间;13、什么是传感器传感器是信息获取过程中的一个环节,是将被测对象的物理参数转换成相应的易于检测、传送或控制的模拟信号的器件,由敏感元件和部分测量电路组成;14、举出至少五个可以通过教育网进行检索的全文数据库;.中国知识资源总库；2万方数据库；3维普资讯中文期刊库；4超星电子图书；5ACS期刊美国化学学会；6ScienceDirect；7Springer-Link全文期刊；7EBSCO欧美期刊全文;22.人工神经网络与材料工艺优化：材料在加工处理过程中,对最终性能的影响因素较多,关系较复杂,难以建立明确的数学模型；采用人工神经网络优化加工工艺能取得良好的效果;例：用人工神经网络方法优化7175铝合金工艺：将变形量、固溶时间和时效时间作为网络输入、合金抗拉强度和屈服强度作为输出,建立3× 6 × 2的三层BP网络,用遗传算法对训练好的网络进行优化,得到了7175铝合金在170℃时效处理的最优工艺为：冷变形％+480℃/133min固溶+170℃/10h时效;23.简述多尺度材料设计的层次与相应的计算模拟方法;答：多尺度材料设计的层次从广义来说,可按研究对象的空间尺度不同而划分为三个层次：1微观设计层次,空间尺度在约1nm量级,是原子、电子层次的设计；2连续模型层次,典型尺度在约1um量级,这时材料被看成连续介质；3工程设计层次,尺度对应于宏观材料,涉及大块材料的加工和使用性能的设计研究;所涉及的计算模拟方法分别为：量子化学第一性原子计算,分子动力学模拟,蒙特卡洛模拟,相图计算技术,相场模拟,有限元分析和概率断裂力学方法;24.分析电子显微方法：1.电子能量损失谱法EELS：这种方法是分析电子显微方法中重要的技术之一,对轻元素的分析特别有效,还可以对材料的微区组成进行定量分析;射线能谱法EDS：它也是分析电子显微方法中的成熟的基本技术,利用电子扫描观察装置,使电子束在待测试样上作二维扫描,测量其特征X射线的强度,从而得到特征X射线强度的二维分布图像,这种观察称为元素的面分布分析方法,所以对测量元素的二维分布极为有效;3.高角度散色暗场法STEM,即Z衬度法：这是扫描透射电子显微方法应用之一;上述的各种分析设备几乎都是在计算机采集和数据处理系统的控制下进行工作,而计算机控制系统都配备了不同的设备控制、数据处理分析软件,且功能强大,对检测结果的分析精度和详尽程度是人工无法比拟的;25.计算机材料缺陷评定系统软件构成：1图像采集及存储模块：用于实现参数定义、采集及存储图像;用此模块,计算机控制投影仪、显微镜、摄像机、采集和实时显示欲分析的材料图像,并以文件形式存储该图像备案;2图像预处理模块：主要用于图像增强;此模块主要包括：图像数字化、消噪处理、图像增强、锐化处理、二值化等计算机图像技术处理,以改善缺陷的图像质量;3特征提取模块：用于针对缺陷的特征,提取被采集部位的图像的缺陷信息,采用合适的识别准则判定缺陷的类型、位置等,列出缺陷的主要特征参数表格;4分析模块：主要用于列出各种缺陷分布情况结果,负责数据存储并评定级别;26. 万能材料试验机的计算机辅助测试系统CAT1系统工作原理及主要装置检测控制采用特殊的PWM数控电液比例微小流量阀：即可实现缓慢或微小的位移控制,又能实现一定速度的试验过程控制；既能作应力控制,也能作应变控制,还能作二者复合控制,且其控制范围相当宽;由计算机、 PWM流量阀和直接驱动流量阀的多功能板卡构成材料试验机的PWM数字伺服系统,使材料试验机的控制精度、控制稳定性、控制范围和软件设汁的难易程度都有较大的改善;。