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無機材料計算與模擬(土木工程材料系列教材教育部高等學校材料類專業教學指導委員會規劃教材)

  • 作者：編者:張雲升|責編:陶艷玲
  • 出版社：化學工業
  • ISBN：9787122476388
  • 出版日期：2025/09/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：255
人民幣：RMB 68 元      售價：元
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內容大鋼
    本書整合了分子動力學、第一性原理計算、計算流體力學等多種模擬方法，既包含基礎理論又提供典型應用案例，通過本書，讀者能系統掌握無機材料從原子尺度到宏觀性能的多尺度模擬技術，為材料設計與性能優化提供理論基礎和研究手段。
    書中系統介紹了無機材料領域的數值模擬方法與應用實踐，內容涵蓋黏土礦物、水泥基材料、混凝土、陶瓷和玻璃等典型無機材料的模擬技術。全書共10章：第1章詳細闡述黏土礦物的分子模擬方法，包括晶體結構建模、第一性原理計算和分子動力學模擬；第2章聚焦硅酸凝膠的分子動力學模擬技術；第3章探討水泥熟料的第一性原理計算方法；第4章和第5章分別介紹水泥水化硬化過程及微結構演化的數值模擬；第6?8章全面解析混凝土流動性能、靜動態力學性能和傳輸性能的模擬理論與應用；第9章闡述陶瓷壓製成型及燒結過程的數值模擬方法；第10章展示氧化物玻璃和金屬玻璃的第一性原理計算研究。
    本書可作為高等學校材料、土木、建築等專業的高年級本科生和研究生教材，也可供相關領域研究人員參考。
作者介紹
編者:張雲升|責編:陶艷玲
目錄
第1章  黏土礦物的分子動力學模擬
  1.1  黏土礦物晶體結構特徵
    1.1.1  黏土礦物基本結構
    1.1.2  高嶺石
    1.1.3  蒙脫石
  1.2  黏土礦物的晶體模型構建及優化
    1.2.1  模型構建
    1.2.2  模型優化
  1.3  黏土礦物的第一性原理計算
    1.3.1  黏土礦物的電子結構計算
    1.3.2  黏土礦物的彈性常數計算
  1.4  黏土礦物的分子動力學模擬
    1.4.1  黏土礦物的吸附模擬
    1.4.2  黏土礦物的擴散模擬
  習題
  參考文獻
第2章  硅酸凝膠的分子動力學模擬
  2.1  分子模擬方法
    2.1.1  分子力學
    2.1.2  分子動力學
  2.2  硅酸鹽水泥水化產物分子動力學模擬
    2.2.1  硅酸鹽水泥水化產物組成
    2.2.2  硅酸鹽水泥主要水化產物分子結構模型建立
    2.2.3  硅酸鹽水泥主要水化產物結構、反應、動態特性
  習題
  參考文獻
第3章  水泥熟料的第一性原理計算
  3.1  熟料礦物相晶胞模型的建立
  3.2  計算過程
    3.2.1  結構優化
    3.2.2  缺陷形成能
    3.2.3  態密度（DOS）
    3.2.4  差分電荷密度（EDD）
  習題
  參考文獻
第4章  水泥水化硬化模擬
  4.1  單顆粒模型
    4.1.1  模型綜述
    4.1.2  模型局限
  4.2  成核生長模型
    4.2.1  早期成核生長模型
    4.2.2  JMAK成核生長模型
    4.2.3  平面生長成核模型
    4.2.4  邊界成核生長模型
    4.2.5  模型局限
  4.3  連續基水化模擬模型
    4.3.1  Jennings-Johnson模型
    4.3.2  Navi-Pignat模型
    4.3.3  SPACE模型
    4.3.4  HYMOSTRUC模型

    4.3.5  μic模型
    4.3.6  DuCOM模型
    4.3.7  Wang模型
    4.3.8  HYDCEM模型
  4.4  離散基模型水化模擬模型
    4.4.1  CEMHYD3D模型
    4.4.2  THAMES模型
    4.4.3  HydratiCA模型
  習題
  參考文獻
第5章  水泥微結構和性能數值模擬
  5.1  原子模擬方法研究水泥熟料相的反應活性及水化機理
    5.1.1  歷史與現狀
    5.1.2  未水化水泥熟料相的反應活性
    5.1.3  熟料未水化相與水界面的形成
  5.2  基於熱動力學的水泥基材料微結構模擬方法THAMES
    5.2.1  熱力學計算的歷史與現狀
    5.2.2  熱力學計算的局限性
    5.2.3  熱力學計算在腐蝕介質中的應用
    5.2.4  熱力學模型GEMS
    5.2.5  數字化微結構模型THAMES模塊
    5.2.6  水泥溶蝕的模擬
    5.2.7  水泥硫酸鹽侵蝕的模擬
  5.3  小結
  習題
  參考文獻
第6章  混凝土流動性數值模擬
  6.1  新拌混凝土的流變理論基礎
    6.1.1  流變學基礎
    6.1.2  新拌混凝土的流變特性及其測量
  6.2  計算流體力學理論基礎
    6.2.1  計算流體力學
    6.2.2  常用軟體介紹
  6.3  計算流體力學在土木工程材料研究中的應用實例
    6.3.1  CFD模擬新拌混凝土流變的測量過程
    6.3.2  新拌混凝土的坍落度的二維多相流模擬
    6.3.3  Edem-Fluent耦合模擬泵送
  習題
  參考文獻
第7章  混凝土靜動態力學性能數值模擬
  7.1  混凝土靜力性能細觀力學模擬
    7.1.1  細觀力學簡介
    7.1.2  混凝土材料細觀力學模型與力學框架
  7.2  混凝土斷裂模擬思路和方法
    7.2.1  等效力學性能
    7.2.2  荷載-位移響應和斷裂過程
    7.2.3  模型的校對與驗證
  7.3  混凝土動態力學性能數值模擬
    7.3.1  LS-DYNA簡介及實現過程
    7.3.2  動態衝擊本構模型

    7.3.3  彈體侵徹過程數值模擬
    7.3.4  模擬結果與分析
  習題
  參考文獻
第8章  混凝土傳輸性能數值模擬
  8.1  混凝土中的物質傳輸原理
    8.1.1  擴散
    8.1.2  對流
    8.1.3  電遷移
  8.2  混凝土傳輸性能的影響因素
    8.2.1  混凝土基本性質
    8.2.2  環境因素
    8.2.3  物質反應
  8.3  混凝土中的主要介質傳輸
    8.3.1  水分傳輸
    8.3.2  氯離子傳輸
    8.3.3  二氧化碳傳輸
    8.3.4  硫酸根離子傳輸
  8.4  混凝土微觀結構中的傳輸數值模擬
    8.4.1  基於離散元的混凝土多相模型構建
    8.4.2  基於Boltzmann模型的非飽和混凝土中氯離子傳輸模擬
    8.4.3  基於分子動力學的C-S-H納米孔道中氯離子傳輸模擬
  習題
  參考文獻
第9章  陶瓷壓製成型及燒結過程數值模擬
  9.1  顆粒堆積結構生成
    9.1.1  密度梯度的分析
    9.1.2  尺寸變化的描述
  9.2  壓制過程的數值模擬
    9.2.1  演算法描述
    9.2.2  模型驗證
    9.2.3  粉體和模具壁摩擦的影響
    9.2.4  Z軸壓力差異的分析
    9.2.5  加壓方式對陶瓷粉末成型過程的影響
  9.3  燒結過程的數值模擬
    9.3.1  演算法描述—SVOS模型
    9.3.2  模型驗證
  習題
  參考文獻
第10章  玻璃第一性原理計算
  10.1  氧化物玻璃
    10.1.1  硅酸鹽玻璃
    10.1.2  鍺酸鹽玻璃
    10.1.3  鍺硅酸鹽玻璃
  10.2  金屬玻璃
    10.2.1  ZrxCu1-x和ZrxCuyAlz金屬玻璃
    10.2.2  NiNb金屬玻璃
    10.2.3  Zr-Ti-Cu-Ni-Be金屬玻璃
  10.3  結論與未來展望
  習題

  參考文獻

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