Modeling and Computations in Electromagnetics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Ammari, Habib 编

出品人:

页数:245

译者:

出版时间:

价格:$ 111.87

装帧:

isbn号码:9783540737773

丛书系列:

图书标签:

• Electromagnetics
• Computational Electromagnetics
• Modeling
• Numerical Methods
• Finite Element Method
• Finite Difference Method
• MATLAB
• Electromagnetic Theory
• Antennas
• Wave Propagation

好的，这是一份针对一本名为《Modeling and Computations in Electromagnetics》的图书的详细图书简介，内容将专注于其他领域的建模和计算，确保完全不涉及电磁学主题，并力求自然、专业。 --- 图书简介：先进材料的跨尺度模拟与优化设计 书名： 先进材料的跨尺度模拟与优化设计 (Multiscale Simulation and Optimization Design of Advanced Materials) 作者： [此处填写虚构的专家姓名] 页数/篇幅： 约 850 页（精装） ISBN： [此处填写虚构的ISBN] 出版社： [此处填写虚构的学术出版社名称] 导言：面向未来的材料科学范式转变 在当前的技术前沿，无论是航空航天、生物医学植入物还是下一代能源存储设备，其性能的根本瓶颈往往不再是制造工艺的极限，而是我们对材料在不同尺度上复杂行为的理解深度。传统的材料设计方法依赖于大量的试错实验，这不仅耗时且成本高昂。为了应对这种挑战，跨尺度模拟与优化设计已成为推动材料科学进入“第四范式”（即基于计算的科学研究）的核心驱动力。 本书《先进材料的跨尺度模拟与优化设计》旨在系统、深入地阐述如何整合原子、微观结构、介观特征和宏观性能之间的内在联系，构建一个统一的、可预测的计算框架。它超越了单一尺度的局限性，专注于如何通过高效的计算方法学，实现材料的逆向设计——即从期望的宏观功能出发，反推出所需的微观结构特征。 第一部分：基础理论与尺度连接 本部分奠定了跨尺度建模的理论基石，并重点讨论了如何有效、无缝地连接不同尺度的计算模型。 第一章：材料多尺度现象概述与挑战 详细探讨了材料科学中普遍存在的尺度依赖性问题（如尺寸效应、界面响应和相变动力学）。介绍了尺度分离假设的适用边界及其局限性。讨论了当前模拟技术在处理多尺度耦合时面临的计算效率和精度平衡的困境。 第二章：原子尺度模拟的深化应用 重点分析了密度泛函理论（DFT）的最新发展，特别是在处理大规模体系（如缺陷工程和掺杂效应）时的并行计算策略。深入探讨了量子蒙特卡洛方法在克服自相互作用误差方面的最新进展。此外，详细介绍了如何利用机器学习势能面（MLPs）来桥接高精度量子力学计算和更长时空尺度的分子动力学（MD）模拟。 第三章：介观尺度的相场建模与演化动力学 本章聚焦于介观尺度的微观结构演化，如晶粒生长、析出物形成和裂纹萌生。详细阐述了Cahn-Hilliard方程、Kirchhoff-Love薄板理论在描述相分离和组织演化中的应用。重点介绍了异质性（Heterogeneity）对介观尺度动力学的影响，以及如何通过随机几何模型的生成来捕捉真实材料的结构随机性。 第四章：宏观尺度有限元分析的结构耦合 涵盖了在宏观尺度上预测材料力学响应的先进有限元（FE）技术。讨论了复杂本构模型的实现，包括粘塑性、损伤累积和各向异性材料的描述。特别强调了均匀化方法（Homogenization）的最新进展，包括解析平均场方法、基于单元的随机有限元（RVE-FE）以及如何处理非线性刚度映射。 第二部分：先进计算方法与优化策略 本部分着重于实现高效跨尺度模拟所需的高级计算工具和智能优化算法，以实现“设计”而非仅仅“预测”。 第五章：高效耦合算法与数据传递机制 这是实现真正跨尺度模拟的核心。本章详细介绍了三种主要的耦合策略：粗粒化（Coarse-Graining, CG）、并行迭代（Iterative Partitioning）和信息投影（Information Projection）。对于CG方法，深入分析了基于能量或密度匹配的映射函数构建技术。对于数据传递，讨论了基于不确定性量化的信息平滑技术，以确保在尺度间传递的物理信息保持一致性。 第六章：随机性处理与不确定性量化（UQ） 真实材料的微观结构是随机的。本章介绍了如何利用概率方法处理材料内部的随机性。涵盖了蒙特卡洛模拟、基于多项式混沌展开（PCE）的快速不确定性评估，以及如何将结构随机性嵌入到宏观模型中，以获得具有置信区间的性能预测。 第七章：基于响应面法的优化设计 本章将计算模拟与优化算法相结合。重点讲解了如何利用代理模型（Surrogate Models）来加速设计空间探索。详细阐述了基于响应曲面法（RSM）和径向基函数（RBF）的优化流程，用于确定满足多目标约束（如最大强度和最小密度）的最佳微观结构参数集。 第八章：拓扑优化与增材制造的逆向设计 针对增材制造（AM）对材料结构设计的解放，本章探讨了拓扑优化在结构导向设计中的应用。不同于传统的结构拓扑优化，本章关注材料属性的拓扑优化，即如何通过控制晶界网络、孔隙率分布或复合材料的纤维取向，来实现目标宏观性能。讨论了在有限元框架下实现密度法和水平集法的稳定拓扑优化迭代过程。 第三部分：前沿案例研究与未来展望 最后一部分将理论与实践相结合，展示跨尺度计算在关键工程领域中的实际应用。 第九章：高性能热电材料的结构-性能关联 以热电材料为例，展示如何从晶格振动（声子输运，量子层面）到晶界散射（介观层面），再到整体ZT值的宏观预测。重点分析了缺陷工程如何影响声子平均自由程，以及计算框架如何指导新的高熵合金热电体的设计。 第十章：疲劳寿命预测的尺度集成 疲劳是结构失效的主要原因。本章展示了一个集成的疲劳模型：利用原子模拟预测位错形核机制，利用MD/相场模拟位错的运动和滑移带的形成，最终通过损伤力学模型预测宏观裂纹的扩展速率。目标是建立一个能预测不同加载速率下材料寿命的计算工具。 第十一章：智能材料的动态响应建模 探讨了智能材料（如形状记忆合金、压电材料）的复杂本构关系。展示如何利用哈密顿量方法和相场模型耦合来模拟材料在电场/温度驱动下的多物理场耦合响应，并优化其响应速度和能量转换效率。 总结 《先进材料的跨尺度模拟与优化设计》不是一本描述现有工具的书，而是一本关于如何构建新一代材料计算平台的指南。它面向材料科学家、计算工程师、力学专家以及从事高新技术研发的专业人士，提供从第一性原理到工程应用的全链条、高精度、高效率的计算策略。通过掌握本书所介绍的方法论，读者将能够驾驭材料设计的复杂性，加速创新进程，并将计算模拟从被动的分析工具转变为主动的创新引擎。

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