材料學
關注創建者：徐海權 創建時間：2015-08-17
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新一代學生能夠從改良版入門級資源中受益匪淺，更加關注可持續性
2019年2月20日，匹茲堡訊 – 在近期收購Granta Design后，ANSYS （NASDAQ: ANSS）利用最新發布的CES EduPack? 2019為教育工作者提供支持，幫助他們向新一代學生講授重要的材料學課程。這套開創性的材料學教育資源經過擴展后，可支持一系列不同的教學方法，能夠為全球1000多家高等院校的大學預科到高級研究生課程提供材料學教學支持，這些課程涵蓋工程、設計、科學和可持續發展等。
在有關改進中，2019版推出了新版《材料科學和工程》（MS&E），該教材能解決入門級材料課程教學所面臨的難題，比如：較大規模的班級授課，面向具有不同興趣和知識背景的學生，還需要傳授基礎知識等。MS&E版提供了交互式工具，包括Phase Diagram Tool，它能促進主動探索，幫助學生可視化地研究材料處理、結構和屬性之間的重要關系。這些工具配合現有的CES EduPack資源，能支持全套設計導向型和科學導向型教學方法。CES EduPack能夠充分配合所有領先的材料學教材，包括Callister、Ashby或Shackelford編著的教材。
猶他大學教授Bill Callister指出：“Phase Diagram Tool是一款極具價值的交互式仿真工具，能向用戶有效地展示相圖解釋，以及如何應用有關信息來了解微觀結構開發。”
在收購Granta后，ANSYS還能幫助教育機構推動生態設計和可持續發展計劃。
Granta的聯合創始人Mike Ashby教授指出：“在CES Edupack 2019的幫助下，教育工作者在開展有關社會公平、正義和科技發展的項目工作時，能夠將聯合國可持續發展目標作為起點。
展開 作為目前已經被大量市場化的應用材料，低維材料表現出各種優異性能，在半導體、光學、醫藥、能源、信息技術等領域及人們日常生活用品中都扮演著重要的角色。同時凝聚態物理諸多前沿問題也都與低維材料及其制備工藝息息相關。然而，目前對于低維非晶材料的研究及相關報道還很少。2007年，Ediger利用薄膜沉積技術獲得了超穩玻璃，2008年Forrest發現玻璃表面具有類液體性質(49)，此后非晶薄膜與表面的研究逐漸得到了研究者們的關注。由于對納米非晶顆粒的動力學特征以及與其相似尺度的晶體材料的差異研究很少，因此，低維非晶材料動力學行為研究對認識非晶基本科學問題如玻璃轉變、力學行為具有重要意義。
最近，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心汪衛華研究組在低維非晶顆粒動力學研究中取得進展，博士生曹乘榕等在研究員白海洋的指導下，和谷林研究組合作，通過PLD在非晶氮化硅襯底上沉積Pd80Si20超薄膜，形成不同尺寸的PdSi納米顆粒（如圖1所示）。在電子束輻照條件下，通過高分辨透射電鏡和球差電鏡原位觀測，實時觀測到這種納米顆粒逐漸開始隨機運動，并在顆粒間距小于1nm時發生顆粒之間的碰撞融合，整個過程僅在數秒至幾十秒內完成，如圖2所示。根據納米顆粒合并過程的觀察時間t，利用顆粒融合模型：τ=ηd/γ，估算出納米顆粒的粘度值η，τ為合并弛豫時間，γ為顆粒表面能，d為顆粒直徑。研究發現納米顆粒粘度與直徑有冪律關系：η∝d4.2。圖3和圖4展示了非晶顆粒、晶體顆粒及非晶-晶體顆粒合并過程中動力學差異對比。可以看出相同尺寸的非晶顆粒在80秒內完成了整個合并過程，但晶態顆粒到100秒時仍未完全合并，從而觀測到非晶顆粒具有比晶態顆粒更高的動力學活性。
展開 材料學研究方向最好偏向醫用\藥用材料，由于材料學很容易發文章，如今top醫院醫學院都吸納了大量材料人才批量發論文。
那么傳統臨床、基礎醫學科研是否會受到沖擊？醫學生和醫生是否應該學習材料方向呢？
對此你有什么看法？
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如何準確預報各種工程結構中所用材料的強度是保證各種工程結構安全的關鍵。500多年來，力學等多學科的科學工作者持續不斷地開展了大量有價值的研究工作。然而，到目前為止，由于問題的復雜性，所建立的強度模型和預報理論主要還是基于前人所建立的公設和大量數據所歸納的經驗公式。因此，許多學者也把材料破壞的預報問題歸納為固體力學的終極問題之一。
最新的一項研究嘗試了把材料強度的預報問題納入理性的非平衡態熱力學的框架。相關的研究論文題為：“
The intrinsic nature of materials failure and the global non-equilibrium energy criterion
”，發表在SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy （《中國科學：物理學 力學 天文學》英文版）2020年第12期，由中山大學王彪教授撰寫。文章把所研究的受載材料樣本當成是熱力學體系，隨著加載進行，材料微結構將產生損傷演化，通過建立演化過程中每一個平衡態的穩定性條件進而建立材料破壞的強度準則。
研究發現了一些與前人認知不同的材料強度的本質特性，如材料的破壞狀態類似于臨界想象，是一種全局的性質，局域準則和研究方法可能會導致錯誤的結果。對于含有裂紋的材料，該強度理論同斷裂力學中的應變能釋放率準則和J積分等預報結果是一致的。該項工作的另一個核心貢獻在于利用本征應變的概念模化材料中存在的各種不同類型的缺陷，進而導出了材料體系在外載作用下，含有微結構演化破壞過程的自由能表達式。作為例子，文中把該理論用于多種材料強度問題的預報，并得到了有限的實驗結果的驗證（如下圖所示）。
展開 圖1 一些自組織現象
目前，熱動力學不再僅僅是研究熱現象基本規律的科學，它和系統理論、非線性科學、生命科學、宇宙起源等密切相關，其應用涉及物理學、化學、生物、工程技術，以及宇宙學和社會學科[1]。
2.材料熱力學的形成和發展
現代材料科學的進步和發展一直受到熱力學的支撐和幫助，材料熱力學是經典熱力學與統計熱力學理論在材料科學領域的應用，其形成和發展正是材料科學走向成熟的標志之一。
從1876年Gibbs相律的出現，1899年H. Roozeboom把相律應用到多組元系統，1900年，Roberts-Austen構建了Fe-Fe3C相圖的最初形式，為鋼鐵材料的研究提供了理論支撐；再到20世紀初，G. Tamman等通過實驗建立了大量金屬系相圖，有力推地動了合金材料的開發；50年代初R. Kikuchi提出了關于熵描述的現代統計理論，為熱力學理論和第一性原理結合起來創造了條件；60年代初M. Hillert等對于非平衡系統熱力學的研究，導致了失穩分解領域的出現，豐富了材料組織形成規律的認識；70年代由L. Kaufman、M. Hillert等倡導的相圖熱力學計算（CALPHAD），使材料研究逐漸進入到根據實際需要進行材料設計的時代[2]。
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基于UMAT的蠕變變形仿真16天前
關鍵詞：蠕變，彈塑性，θ方程，時間，高溫
什么是蠕變
學材料力學都會接觸到材料屈服，但是蠕變就未必會學。除了研究這個方向的學生，大部分人可能接觸不到。
簡單理解蠕變，就是結構在外載荷不變情況下，變形隨著時間推移而逐漸增加。
通常蠕變都會和熱關聯，高溫等惡劣服役環境下，材料性能緩慢下降，較容易產生蠕變的現象。
表面等離子體光子學超材料的示例包括：周期性排列的金納米粒子（納米立方體）以及銀和金納米殼層。
表面等離子體光子學超材料的類型
由于表面等離子體光子學超材料的屬性來自亞波長尺度下金屬納米粒子的排列，因此工程師可以控制色散、介電常數、磁導率和折射率等屬性，以實現一系列新穎的應用。
代碼不僅復現了PD領域的經典文獻算例（彈性問題驗證），更進一步拓展到了熱力學、復合材料及跨尺度耦合算法。適合作為研究生的科研底座、畢業設計參考或PD算法的深度進階學習資料。
基礎理論實現：
鍵基 PD (BBPD)：最經典的鍵基模型，適用于脆性材料破壞分析。
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▲ 場發射掃描電鏡
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理論預判與實測回溯的雙向印證：HBK何以定義行業標準
縱觀HBK與 NIST 的兩項研究，我們能看到兩條相互獨立、卻又高度契合的技術路徑：
HBK的研究，是前瞻性的底層機理研究 + 加速實驗建模，從材料動力學的底層規律出發，預判產品在全生命周期的性能表現，是 “從 0 到 1” 的技術奠基；
NIST 的研究，是回溯性的海量實測數據統計，基于真實使用場景下長達 50 年的校準數據
微型高壓比例閥應如何設計？2個月前
微型高壓比例閥的設計是一項集流體力學、電磁學、材料科學與控制算法于一體的系統工程，面對日益復雜的工業需求，選擇擁有深厚技術底蘊的合作伙伴十分重要，諾冠（IMI Norgren）愿與您攜手，通過創新的設計與卓越的制造能力，助您的設備在微型化與高壓化的道路上突破瓶頸，引領行業未來。
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帶隔板結構是破甲戰斗部的關鍵設計，隔板的材質、厚度、布置角度會直接改變爆轟波傳播路徑，進而影響射流的成型質量與侵徹能力，因此針對該結構的侵徹仿真需兼顧爆轟動力學、材料大變形、流固耦合等多物理場耦合問題。
SSTF中脈沖前傾的仿真3個月前
在材料加工、生物學和醫學等各個學科中，將大部分場能量集中在一個單一點上非常重要。實現這一目標的一個有前途的程序是“同時空間和時間聚焦”（SSTF），其中光通過展寬裝置在光譜上展寬，然后用透鏡聚焦以獲得在空間和時間域中尺寸最小的焦點。
1 摘要
在材料加工、生物學和醫學等各個學科中，將大部分場能量集中在一個單一點上非常重要。實現這一目標的一個有前途的程序是“同時空間和時間聚焦”（SSTF），其中光通過展寬裝置在光譜上展寬，然后用透鏡聚焦以獲得在空間和時間域中尺寸最小的焦點。
