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
40.请总结出计算机在材料科学与工程中至少5个方面的典型应用。
1网络与资源的应用：强大的网络搜索引擎可以帮助用户快速而有效地获取相光信息 2.实验方案设计、模型与数据处理。如：正交试验设计与分析，数据回归分析）
3.计算机辅助材料设计与工艺模拟。如：多尺度材料设计与模拟，材料加工过程模拟仿真，ABINIT THERMO-CALC， ANSYS
4材料研究与生产过程中的自动检测与过程控制，这样不仅降低了操作人员劳动速度，显著地改善了产品质量，提高了加工精度，而且大幅提高了生产率。 5 .用于材料物相、微结构、物理、化学性质检测分析
6计算机在材料教育中发挥着越来越大的作用，使课堂教学形象生动，教、学效果和效率提高。
41.国际互连网已经成为各行业现代生产和生活中不可缺少的工具，在材料科学中的应用也日益广泛，如学术论文、论坛、数据库、高等院校、研究院所、商贸企业等的信息传递与展示。请你推荐你经常访问使用或较有特色的有关材料科学与工程的5个网站或网络工具，要求给出名称，并简要说明推荐理由。 1）中国材料研究学会：www.c-mrs.org.cn
该网站主要提供有关材料学的新闻信息、材料科学领域的会议信息、材料科学的前沿研究开发工作介绍、学会的各种出版物介绍、材料科学的科普知识介绍、材料科学论坛、以及材料研究学会会员管理。另外还有材料科学的相关链接和材料学会会刊的电子版在线阅读。 2）http://bbs.imaterials.org/
材料科学论坛，当前国内材料学界一个非常活跃的网站。除讨论当前材料学界的一些热点问题外，论坛还为用户提供了文献互助、前沿新闻、学术活动以及招聘信息等诸多颇具特色的内容。 3） http://scholar.google.com
可以帮助快速寻找学术资料，如专家评审文献、论文、书籍、预印本、摘要以及技术报告。 4） http://search.cnki.net/
它是全球最大的中文文献搜索引擎，包含很多杂志和论文，实时数据更新。 5） http://www.ctcms.nist.gov/
计算材料学中心，由美国国家标准与技术研究所（NIST）维护，提供了大量材料研究及计算机模拟技术相关的资料。
第三章 材料科学研究中的主要物理场的数值模拟 第一节 温度场的计算
各种材料的加工、成型过程中与加热、冷却等传热过程有着密切的联系，所以利用计算机解决传热问题是极为有力的。 一.导热方程
1).固体在稳态条件下的Fourier 导热方程
qx 是x 方向的热流密度(W/m2);λ是材料的热导率(W/m*K); 偏导数为x 方向上的温度梯度(K/m)，负号表示传热的方向与温度梯度的方向相反。
2).三维状态时，瞬态温度场的场变量T在有方程：
ρ为材料密度(kg/m3), c为材料的比热容(J/kg.K),t为时间(s)，三个λ分别为沿x,y,z方向的导热率（W/m.K），Q=Q(x，y，z，t)是物体内部的热源密度(W/kg)。 这是一个热量平衡方程，即体元升温所需的热量应等于流入体元的热量与体元内产生的热量的总和。 若边界条件和内部热源密度Q不随时间变化则经过一定时间后物体内部各点的温度将达到平衡，即有三维稳态热传导方程：
此方程必须附加初始条件和边界条件(即定解条件)才能得到唯一解。 二.初始条件与边界条件 1.初始条件 T|t=0 =T0 或 T|t=0 = T0(x,y,z) 2.三类边界条件 物体表面或边界与周围环境的热交换通常有三种类情况，既有三类边界条件。 （1）第一类边界条件
已知物体边界上的温度分布函数 T|s =Tw 或 T|s = Tw(x,y,z,t) （2）第二类边界条件
已知物体边界上的热流密度
qs????Ts?qw?n 或
这实际上就是Fourier定律
（3）第三类边界条件（对流边界条件）
已知物体与其周围环境介质间的对流传热系数k和介质温度Tf
???Ts?k(T?Tf)?n k和Tf可以是已知的常数，也可是某种已知的分布函数，
当k取不同的值时，上述三类边界条件均可以统一用第三类边界条件式表达，以方便计算机编程计算。
三、平面温度场的有限差分求解 1、二维稳态导热问题的求解
四条边界有四种不同的边界条件：三类边界条件和绝热条件。 (1)划分网格 △x＝xi+1- xi ， △y＝yi+1- yi (2)建立差分方程
二维各向同性、无内热源的稳态热传导微分方程有
应用四个边界条件:
1）对流传热边界条件：x=0，0 4）给定温度边界条件：y=l2,0<=x<=l1，T=Tw 式中，λ为物体的热导率，k为物体边界与周围介质的对流传热系数，Tf为周围介质的温度，Tw为边界给定温度，qw为热流密度，设△x，△y为x，y方向的步长，用Ti,j 表示结点(i,j)处的温度，以差商代替微商，则有： O函数是截断误差，代入并舍去误差，令△x=△y后则有 四个边界条件的差分格式（形式）如下： 1）对流传热边界条件： 2）热流边界条件： 3）绝热边界条件： 4）给定温度边界条件：Ti，j=Yw 这样一个差分方程加四个边界条件式共同构成方程组，从而通过求解得到结果。 3、简单算例 P68图3－6，已知所有边界点的温度且无内热源，利用稳态导热求解线性方程组。 四、有限元法求解 1、基本方程 试探函数：构造的函数，满足边界条件 加权余量法：用构造函数计算会有余量，则对余量的加权积分使其为零。 型函数Ni KT＝P（热传导矩阵*结点温度列阵＝温度载荷矩阵） 2、平面温度场有限元法求解 (1)单元划分：平面三结点三角形单元 三角形的每个顶点称为结点，按逆时针方向对3个结点进行编号i,j,m。 (2)试探函数：在单元中寻找满足单元的近似函数很方便，也就将试探函数称为插值函数，可以假设每个单元上的温度分布T是坐标的线性函数，有：T＝a1+a2x+a3y，式中a1，a2，a3为待定系数。它满足在三个结点上为相应结点的温度值，代入得到：T＝NiTi+ NjTj+ NmTm 其中：Nk＝(ak+bkx+cky)/(2A) (k=i,j,m) ，A是三角形的面积，Nk 称为型函数。 (3)单元积分计算 (4)单元总体合成 (5)求解 KT＝P 3、有限元分析实例 工业烟囱壁中的温度分布情况 4、采用ANSYS程序计算潜水艇壳体的温度分布情况