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；5）ACS期刊(美国化学学会)；6）ScienceDirect；7）Springer-Link全文期刊；7）EBSCO(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85.1％+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。 2.X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CAT （1）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。 （2）系统软件的组成
多层菜单形式 —— 有试验参数设定、数据采集、数据处理和试验结果输出等子菜单；
实时软件滤波程序 —— 在采样过程中运行实时软件滤波程序，消除试验过程中随机干扰信号和周期性高频信号的影响；
标定传感器 ——得到多功能板各A／D通道的采样数据与相应各物理量之间的 转换关系。从而把多功能板卡各A／D通道中采样数据转换成各物理量实际值。 （3）主要实现功能 ：主要力学性能指标的测量：
试验过程的控制：在试验过程中可实时跟踪计时，把变形值、力值、应 力速率、应变速率等均显现在屏幕上，可根据标准和要求很容易地对应力速率、 应变速率进行控制。
模拟再现试验过程：试验过程数据自动存入对应文件，试验后可以在屏幕上模拟再现试验过程，其中包括变形值、力值、应力速度、应变速度等变化； 这有助于分析试验过程中的受力状况。
试验曲线的计算：无论在试验过程中，还是在试验后， 以数据文件的方式调出的试验曲线都可以进行某些指标值的计算。
试验报表功能：可以根据标准和要求设计试验报表格式，能够把试验数据输入到设计好的试验报表中；还可以根据标难和要求，很方便地打印出试验报告单。
数据管理功能:利用计算机的数据管理能力，还具有数据查询、数据统计功能。 27..简述origin软件的主要功能。答：Origin软件具有三大主要功能：（1）Origin的数据分析和数理统计功能。（2）Origin的图表功能。（3）Origin的绘图功能。 28.Origin主要功能：
1、将实验数据自动画成在二维坐标中的图形，有利于对实验趋势的判断；
2、在同一幅图中可以画上多条实验曲线，有利对不同的实验数据进行比较研究； 3、不同的实验曲线可以选择不同的线型，并且可将实验点用不同的符号表示； 4、可对坐标轴名称进行命名，并可进行字体大小及型号的选择；
5、可将实验数据进行各种不同的回归计算，自动打印出回归方程及各种偏差； 6、可将生成的图形以多种形式保存．以便在其他文件中应用； 7、可使用多个坐标轴，并可对坐标轴位置、大小进行自由选择。 29.在同一张图上绘制多条线
? 方法1：在数据表中同时选定多列数据，然后点击相应的图形工具。
? 方法2：先选定图形，打开绘图对话框Select Columns Plotting 对话框，进行X、Y等数据的设定。 ? 方法3：在已有的图上添加曲线。 30绘制双Y轴图形
? 方法1：在数据表中同时选定绘图所需数据，然后点击双横纵坐标图形工具。 ? 方法2：在单坐标图上通过加层（Layer）的方法添加横坐标和（或）纵坐标。 31.工作表简介
? 工作表由垂直的列和水平的行组成； ? 列与行的交叉处称为单元格；
? 每个单元格内可包含数、文本、日期、时间等； ? 一个Origin项目中可以包含多个工作表；
cut(剪切)、copy(复制)、paste(粘贴)和undo(撤消)命令；Clear/ Delete/ Insert,清除、删除、插入；Clear相当于按下键盘上的Delete键,只删除据,而不删除单元格;Delete同时删除了单元格。 32.几种图像二值化的方法： 1.通过“阈值”的设置进行图像二值化：
当图像的目标粒子与背景的灰度相差比较大时，可以直接应用阈值的设置将目标粒子从背景中分离出来，同时实现二值化。 操作过程
2.通过“魔棒”工具进行图像二值化：
如果图像目标粒子和背景的灰度差别不大，用阈值调整无法有效分离目标粒子，无论将阈值色阶设在高阶还是低阶,目标粒子总是与背景混杂在 一起，难以有效分离。然而观察图像发现，目标粒子自身形成的区域灰度差别很小。此时可用“魔棒”这一工具将目标粒子有效分离出来。 操作过程
3.通过“多边形套索”工具进行图像二值化： 当所处理的图像灰度分布十分复杂时，则不能用上述两种方法进行二值化工 作。此时多边形套索是最有效的工作。
操作过程：
用鼠标左键点击工具栏中的“Lasso（套索）”工具，这栏有Lasso、Polygon Lasso （多边形套索）和Magnetic Lasso （磁性套索）三个工具。
如果粒子和背景灰度差别比较大，可以选择使用磁性套索。
建议使用多边形套索，用鼠标沿目标粒子边界拉动并不断点击左键．则会选择出目标粒子。 （1）选择目标粒子；（2）多个目标粒子的选择（标记）方法：填充（也可用前面介绍的“Shift”方式）。 33..以任一相图计算软件为例，说明该软件系统的组成和主要功能。
答：Pandat是一款用于计算多元合金相图和热力学性能的软件包。可用于计算多种合金的标准平衡相图和热力学性能，用户也可使用自己的热力学数据库进行相图与热力学计算。 Pandat软件主要功能：（1）相图计算：二元、三元及多元平衡相图（等温截面、等值截面、用户自定义截面）。（2）点计算：固定成分和温度。（3）线计算：固定成分或固定温度或使温度和成分呈线性变化。（4）平面计算：
等温截面、等值截面和用户自定义截面等投影图。（5）液相线计算：可以自动计算出液相线（熔点）及一次析出相，并可画出等温线。（6）凝固计算：输出信息包括固相分数、密度、比热和焓等随温度变化的曲线，凝固模型包括杠杆原理模型和Scheil模型。
34.画出加热炉计算机控制系统的框图，并作简要的说明。
打印机 显示器 驱动器 计算机 I/O接口 A/D转换器 测温原件 D/A转换器 执行器 加热炉 加热炉温度计算机控制系统框图
炉温控制过程：首先测温元件将检测到的温度信号调制放大后通过A/D转换器转换为数字信号，然后，将这一数字信号通过I/O接口输入计算机。计算机在得到温度测量数字信号后，将其与温度设定值进行比较，得到偏差值，然后计算机按照设定的控制算法，得出温度控制量，再经I/O接口输出到D/A转换器转换为模拟信号，由执行机构去调节加热炉输入功率，使加热炉始终保持在温度设定值附近，保证加工工艺的实现。 35..根据计算机控制系统的原理，对热处理控制系统进行设计，并画出其框图。
用户→人机界面→[?信息输入模块；?方案推理及参数选择模块?方案及参数调整模块；4.绘图打印模块5.知识库管理模块6.系统管理模块]→[1.2.4.→动态数据库。2.5.→知识库]。
36.简述计算机在材料的成份检测中起到哪些作用。答：计算机在材料的成份检测中常用的方法是电子探针和光谱分析等。利用电子探针可以对样品进行定性分析和定量分析。定性分析是确定样品中有哪些元素，定量分析是确定该元素的含量。利用光谱分析可以鉴别物质和确定它的化学组成。 37.简单描述计算机在组织结构分析中的具体作用。
答：计算机在组织结构分析中的具体作用体现在（1）金相定量分析：计算机金相图像分析系统在自动检测方面有较高的测量精度。其测量速度快、重现性好，并且能够连接金相显微镜、扫描电镜和数码相机等外部设备，有丰富的图像编辑、增强变化和切割功能，可对特征物自动完成测量，所以图像分析系统在金相定量检测方面得到了广泛使用。金相图像分析系统可以对合金相和非金属夹杂物等进行定量测量，可以对合金组织进行评级和定量测量，还可以分析粉末冶金的粉末粒度等。
(2) 计算机仿真：在大量的材料显微组织检测的基础上，可实现对材料组织及其与性能之间关系的变化规律进行计算机仿真，通过计算机仿真建立材料的显微组织模型，又可用该显微组织模型推测材料的性能。采用计算机仿真模拟具有不同颗粒和基本组织参数的颗粒增强复合材料显微组织具有明显的优势。
38.什么叫多尺度计算材料学？ 不同层次所采用的典型计算模拟方法上什么？ 计算材料学与实验材料学、材料理论研究的关系如何？ 计算材料学有什么重要意义？
（1）答：多尺度计算材料学：运用高性能计算机和功能强大的材料专业软件对材料科学与工程学科的基础要素及各要素之间的关系进行定量或半定量表征，在计算机上进行材料的成分和工艺设计，并预测其结构与性能已经成为可能，这就是所谓的材料设计与模拟。
（2）答：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：典型层次在约1um量级，这时材料被看成连续介质，不考虑其中单个原子、分子的行为；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。
（3）答：计算材料学与实验材料学、材料理论研究的关系是相互补充和相互促进。
（4）答：计算机辅助材料设计与模拟方法，一方面使我们加深了对材料科学与工程核心问题的理想；另一方面，又促进了材料科学与工程的研究开发向经济、高效和预见性的方向发展。
39.建模假设是建立数学模型过程中最关键的一步，1.请简要解释建模假设的概念；2.并根据材料科学研究中的数学模型建立的一般步骤，画出建模流程逻辑框图。
概念：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,