上游充通大￥ 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering,SJTU 1896 1920 1987 2006 材料工程导论 研究方法 A SHANGHA 韩延峰 VERSITY yfhan@sjtu.edu.cn http://sst.sjtu.edu.cn SST
1896 1920 1987 2006 材料工程导论 ——研究方法 韩延峰 yfhan@sjtu.edu.cn http://sst.sjtu.edu.cn
上游充通大 材料科学与工程学院 材料四要素 School of Materials Science and Engineering.SJTU 效能 基本性能 受环境影响 (气氛、温度、受力状态) a 成分 组织结构 合成/制备 性质 制备与加工 理论及材料与工艺设计 效能 结构/成分 (使用性能) 材料加工工程的本质·“控性”为主（成分、组织/结构、 性能)、“控形”为辅（尺寸精度、表面质量)
材料四要素 材料加工工程的本质－“控性”为主（成分、组织/结构、 性能）、“控形”为辅（尺寸精度、表面质量）
上游充通大 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering,SJTU 材料工程研发过程 功能需求 材料体系 材料成分设计 性能指标 失效分析 加工方法 工艺参数优化 比较 实验室性能 应用 产品性能 综合评价 测试 显微组织评价
功能需求 性能指标 材料体系 材料成分设计 加工方法 工艺参数优化 显微组织评价 实验室性能 应用 测试 失效分析 产品性能 综合评价 比较 材料工程研发过程
上游充通大 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering,SJTU 经验设计方法（爱迪生式） ·试错法/筛选法：反复试验、比较 系统 实验上已知 己知材 的材料 料比例 可能种类 单组分 100 100% 100 双组分 4,000 81% 4,950 实验上已知的材料 种类和可能的种类 三组分 8,000 5% 161,700 的数量之比较 四组分 1,000 <1% 3,921,22 ·无心插柳柳成荫：1912年不锈钢（Harry Brearley)
经验设计方法（爱迪生式） • 试错法/筛选法：反复试验、比较 • 无心插柳柳成荫：1912年 不锈钢 （Harry Brearley）
上游充通大 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering.SJTU 屠呦呦与诺奖 The 2015 Nobel Prize in Physiology or Medicine 两千多种典籍和民间药方 640种《抗疟方药集》 研究380多种中药提取物 William C.Campbell Satoshi Omura Youyou Tu Bomn 1930,Ireland Bom 1935,Japan Bom 1930.China Drew University. Kitasato University China Academy of 屡次失败 Madison,New Jersey. Tokyo,Japan Traditional Chinese USA Medicine,Beng.China镧易通 葛洪《肘后急备方》中“ 青蒿一握，以水二升渍， 绞取汁，尽服之”的启发 下找到了灵感 Artemisia annua
两千多种典籍和民间药方 640种《抗疟方药集》 研究380多种中药提取物 屡次失败 葛洪《肘后急备方》中“ 青蒿一握，以水二升渍， 绞取汁，尽服之”的启发 下找到了灵感 屠呦呦与诺奖
上游充通大 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering.SJTU 材料基因组工程 Human Welfare Clean Energy National Secur Next Generation Workforce Materials innovation Infrastructure 1、材料计算手段(Computational Tools) 2、实验手段(Experimental Tools) 3、数字化数据库建立(Digital Data)
材料基因组工程 1、材料计算手段(Computational Tools) 2、实验手段(Experimental Tools) 3、数字化数据库建立(Digital Data)
上游充通大 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering,SJTU 材料工程模拟技术
材料工程模拟技术
上游充通大 材料科学与工程学院 计算机模拟与材料研究四面体 School of Materials Science and Engineering,SITU 使用性能 :: 计算机 合成/加工 模拟 性能 组织结构/成分
计算机 模拟 计算机模拟与材料研究四面体 使用性能 合成/加工 组织结构/成分 性能
上游充通大 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering,SITU 计算材料学的定义 计算材料学（Computational materials science)是结 合凝聚态物理、材料物理学、理论化学、 材料力学、工 程力学和计算机算法等相关学科，利用现代高速计算机， 模拟材料的各种物理化学性质，深入理解材料从微观到 宏观多个尺度的各种现象与特征，对材料的结构和物理 化学性能进行理论预测，从而达到设计新材料的目的
计算材料学（Computational materials science）是结 合凝聚态物理、材料物理学、理论化学、材料力学、工 程力学和计算机算法等相关学科，利用现代高速计算机， 模拟材料的各种物理化学性质，深入理解材料从微观到 宏观多个尺度的各种现象与特征，对材料的结构和物理 化学性能进行理论预测，从而达到设计新材料的目的。 计算材料学的定义
上游充通大 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering.SJTU 计算材料学的内涵 通过模型化与计算实现对材料制备、加工、结构、性能 和服役表现等参量或过程的定量描述； 理解材料结构与性能和功能之间的关系； 设计新材料； 缩短材料研制期； 降低材料制造过程成本
计算材料学的内涵 通过模型化与计算实现对材料制备、加工、结构、性能 和服役表现等参量或过程的定量描述； 理解材料结构与性能和功能之间的关系； 设计新材料； 缩短材料研制期； 降低材料制造过程成本