学文网计算机材料应用论文第1篇
材料的计算模拟方法介绍
材料的计算模拟研究是近年来飞速发展的一门新兴学科和交叉学科．它综合凝聚态物理学、理论化学、材料物理学和计算机算法等多个相关学科．它的目的是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类现象与性能，并对材料的结构和物性进行理论预言，从而达到设计和开发新材料的目的．材料的多尺度计算模拟方法主要有以下几种:
(1)第一性原理计算方法(First－principlesMethods)基于密度泛函理论的第一性原理计算方法是目前研究微观电子结构最主要的理论方法．第一性原理计算方法只用到普朗克常数(h)，玻尔兹曼常数(kB)，光速(c)，电子静态质量(m0)和电子电荷电量(e)这5个基本物理变量和研究体系的基本结构．从量子力学出发，通过数值求解薛定谔方程，计算材料的物理性质．在密度泛函理论，局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)框架下的计算已广泛应用于第一性原理的电子结构研究中，并已经取得很大的成功．结合一些能带结构计算的方法，对于半导体和一些金属基态性质，如晶格常数，晶体结合能，晶体力学性质都能够给出与实验符合得很好的结果，同时能够比较精确地描述很多体系的电子结构(如能带结构、电子态密度、电荷密度、差分电荷密度和键布局等)、光学性质(介电函数、复折射率、光吸收系数、反射光谱及光电导等)和磁性质，从微观理论角度分析和揭示材料物理性质的起源，使实验者主动对材料进行结构和功能的控制，以便按照需求制备新材料．
(2)分子动力学方法(MolecularDynamicsMethods)分子动力学是一种确定性方法，是按照该体系内部的内禀动力学规律来确定位形的转变，跟踪系统中每个粒子的个体运动，然后根据统计物理规律，给出微观量(分子的坐标、速度)与宏观可观测量(压力、温度、比热容、弹性模量等)的关系来研究材料性能的一种方法[5]．分子动力学方法首先需要建立系统内一组分子的运动方程，通过求解所有分子的运动方程，来研究该体系与微观量相关的基本过程．对于这种多体问题的严格求解，需要建立并求解体系的薛定谔方程．根据波恩－奥本海默近似，将电子的运动与原子核的运动分开来处理，电子的运动利用量子力学的方法处理，而原子核的运动则使用经典动力学方法处理．此时原子核的运动满足经典力学规律，用牛顿定律来描述，这对于大多数材料来说是一个很好的近似．只有处理一些较轻的原子和分子的平动、转动或振动频率γ满足hγ＞kBT时，才需要考虑量子效应．
(3)蒙特卡洛方法(MonteCarloMethods)蒙特卡洛方法是在简单的理论准则基础上(如简单的物质与物质或者物质与环境相互作用)，采用反复随机抽样的手段，解决复杂系统的问题．该方法采用随机抽样的手法，可以模拟对象的概率与统计的问题．通过设计适当的概率模型，该方法还可以解决确定性问题，如定积分等．随着计算机的迅速发展，蒙特卡洛方法已在材料、固体物理、应用物理、化学等领域得到广泛的应用[6]．蒙特卡洛方法可以通过随机抽样的方法模拟材料构成基本粒子原子和分子的状态，省去量子力学和分子动力学的复杂计算，可以模拟很大的体系．结合统计物理的方法，蒙特卡洛方法能够建立基本粒子的状态与材料宏观性能的关系，是研究材料性能及其影响因素的本质的重要手段．
材料专业引入计算模拟教学的探索
材料计算的目的在于理解和发现新的材料性能及其物理本质．计算已经与实验和形式理论一样成为材料研究的3大支柱之一．为学生将来能够有更高的起点研究材料科学，适应新形势下材料研究方法，培养具有宽广材料科学基础，掌握材料现代研究手段的“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的材料科学专业人才．我们在本科教学阶段就应该有计划的引入和加强计算模拟方法的教学．采用的教学形式可以结合实际情况，灵活的应用．近年来我们采取的教学方式主要有以下3种方式:(1)开设计算材料学类课程在2006年物理与电子信息学院材料物理与化学专业培养方案中已经确定《计算机在材料科学中的应用》和《计算物理》课程为专业选修课程，学时分别为36学时和54学时．《计算机在材料科学中的应用》课程偏重实践教学，通过上机操作学习计算软件的基本原理和使用方法．主要教学内容包括:材料学的发展现状及计算机在材料科学与工程中的应用;材料科学研究中的数学模型;材料科学研究中常用的数值分析方法;材料科学研究中主要物理场的数值模拟;材料科学与行为工艺的计算机模拟;材料数据库和新材料、新合金的设计;材料加工过程的计算机控制;计算机在材料检测中的应用;材料研究科学中的数据和***像处理;互联网在材料科学研究中的应用等9部分内容，基本涵盖当今计算机技术在材料科学研究中应用的各个方面．《计算物理》课程则以理论教学为主，偏重物理基本原理的介绍．主要教学内容包括:计算物理学发展的最新状况;蒙特卡洛方法及其若干应用;有限差分方法;分子动力学方法;密度泛函理论;计算机代数;高性能计算和并行算法等8部分内容．计算材料类课程的开设注重理论和实践并重的原则，在讲解基本原理的同时加强学生动手上机实践能力的培养，因此，经过课程的学习，学生已经初步具备利用计算机进行材料模拟的能力．部分选修计算材料类课程的同学在学习中对计算模拟产生了极大的兴趣，在大四时选择材料计算相关课题作为本科毕业论文选题．例如，08届学生的毕业论文《ZnS掺杂Cu光学性质的第一性原理研究》和《布朗运动的蒙特卡洛模拟》，09届学生的毕业论文《ZnO电子结构和光学性质的研究》，11届学生的毕业论文《晶格热容的理论计算》和《简立方晶体结构能量分布的理论模拟》等均为材料计算和模拟相关课题，并且有多人的毕业论文被评为优秀毕业论文．个别优秀的学生读研后继续从事材料的计算模拟相关研究．通过几年的教学实践，计算材料相关课程的开设对于扩大学生的知识面，提高学生的理论分析能力有极大地帮助．(2)在材料相关的理论课程中加入计算模拟方法介绍虽然已经在材料专业开设《计算机在材料科学中的应用》和《计算物理》等材料计算相关的课程，但这两门课均为专业选修课，只有选修相关课程的学生才能得到相应的计算模拟培训，受众面还比较窄．因此，为使更多的学生了解到材料模拟计算的相关理论和知识，在材料专业主干课的教学中也适时地加入相关的计算模拟方法的介绍，从而扩大计算模拟知识的普及面．例如，在《固体物理》课程中，当讲解到能带理论一章时，我们会在本章结束时，加入一次课，着重介绍基于第一性原理的平面波赝势计算方法计算材料的能带结构、电子态密度等以及第一性原理计算的常用软件(CASTEP、VASP等)．一方面，对学生学习的理论知识加以直观化和适度的扩展，另一方面也进一步普及第一性原理计算的相关知识．在《材料科学基础》教学中讲解到相平衡与相***一章时，我们会在本章内容结束后介绍相***计算近年来的发展现状，包括CALPHAD(CalculationofPhaseDiagram)计算方法、热力学与动力学的结合、第一性原理与相***计算方法的结合，并简要介绍今后相***计算可能的发展方向[7]．在晶体缺陷内容的教学中，穿插介绍利用分子动力学计算面心立方金属空位和间隙原子点缺陷的形成能的方法．通过在课程教学中穿插入计算模拟方法的介绍，一方面也加深了学生对所学内容的理解，另一方面开阔了学生的眼界．(3)举办计算模拟相关的学术讲座．自从2009年以来，物理与电子信息学院从事计算模拟研究的教师每学期都结合自身的科研情况举办面向全院学生的学术讲座．例如在2011至2012学年第二学期，我们举办两场学术讲座，分别是《氧化锌晶体及其掺杂的第一性原理研究》以及《可见光响应半导体光催化材料的结构和能带设计》，教师在讲座中介绍自己的科研情况，同时也使学生了解到如何把学到的计算模拟知识应用到科研实践中去，让学生体会到如何利用计算模拟预测材料的物理性质以及指导材料设计的研究方式，提高学生自觉学习计算模拟方法的积极性．
结束语
计算机材料应用论文第2篇
关键词：计算机在材料科学中的应用 课程教学 教学质量 教学效果
中***分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0102-01
作为一种现代工具，计算机技术在材料科学中的应用日益广泛，并在很大程度上促进了材料科学研究的深入发展。《计算机在材料科学中的应用》作为我校材料成型及控制工程本科专业的一门专业课，在整个课程体系中占有重要地位。为培养学生利用计算机分析和解决材料科学领域相关实际问题的能力，笔者对该课程的教学内容与教学方法进行了初步探索与设计，力争提高该课程的教学质量与效果。
1 课程教学大纲要求
《计算机在材料科学中的应用》课程共32学时，其中，理论教学16学时，上机实践16学时。本课程教学大纲要求：通过理论与实践教学环节，使学生了解计算机技术在材料科学领域的应用现状，初步掌握利用计算机进行数据处理、材料设计、材料成型过程模拟以及利用计算机网络技术对材料科学领域相关资料进行检索等，以培养学生利用计算机分析和解决材料科学与工程领域相关实际问题的能力，以期到达本专业对学生的培养目标。
2 理论与实践教学内容设计
结合材料成型及控制工程本科专业的培养目标以及课程教学大纲要求，本课程的理论教学内容主要包括四大模块，即：计算机用于数据处理、计算机用于材料设计、计算机用于材料成型过程模拟、计算机用于文献检索。
根据理论教学内容，与之配套的上机实践内容同样包括四大模块，即：数据处理模块，主要包括Origin、Excel软件的操作与使用；材料设计模块，主要包括Thermal-Calc相***计算软件、Materials Studio材料计算软件的操作与使用；材料成型过程模拟模块，主要包括ProCast铸造模拟软件、Deform金属塑性变形模拟软件、Moldflow塑料注塑成型模拟软件的操作与使用；文献检索模块，主要包括中国知网、维普、万方、ScienceDirect、SpringerLINK等中外文数据库的操作与使用。
3 教学方法设计
由于本课程是一门实践性很强的课程，因此，在实际教学过程中，我们采取软件介绍与操练为主、理论知识讲解为辅的教学思路，具体教学方式如下。
（1）充分利用多媒体技术，立体展现计算机在材料科学领域的应用功能
《计算机在材料科学中的应用》课程涉及了较多的计算软件及其在材料科学领域应用的具体案例，如果以单纯的口头述说方式或者在黑板上简单地画些示意***，来给学生介绍这些软件及其功能，则会让学生感觉到抽象乏味，达不到学习的效果。我们应该充分利用集声、光、电于一体的多媒体辅助教学手段[1]，尽可能多地搜集计算机技术在材料科学领域应用的相关***片、视频、动画等，尤其在上第一堂课的绪论部分时，让学生更为清楚地了解各种软件的具体功能及其应用，则有助于增学生的感性认识，提高学生对该课程的学习兴趣。
（2） 结合具体案例，介绍软件的使用功能及其操作步骤
在课堂教学中，教师除讲解基础知识外，应结合材料科学研究中的具体案例，对相关软件的使用功能及其具体操作步骤加以介绍。如针对数据处理模块，我们可将学生熟悉的应力―― 应变曲线、X射线衍射***谱等作为案例，利用Origin、Excel软件对其***形绘制、样式编辑、***形导出等功能进行详细介绍；针对材料设计模块，我们可将学生熟悉的铝合金强韧化设计作为案例，利用Materials Studio软件对铝合金及其强韧化理论模型的构建、计算参数的设置、计算运行及结果分析等进行详细介绍；针对材料成型过程模拟模块，我们可将学生日常生活中经常见到的肥皂盒、钢管等作为案例，结合学生此前学过的《塑料成型工艺及模具设计》[2]与《金属塑性成型原理与工艺》[3]课程理论知识，利用Moldflow、Deform软件分别对其成型过程进行模拟与分析；针对文献检索模块，我们可将“计算机在材料科学中的应用”作为主题，让学生在了解文献数据库的基础上，查阅与该主题相关的国内外文献。通过结合具体案例对软件及其功能加以介绍，一方面使学生更易于掌握软件的操作与使用功能，另一方面，将实际问题引入到理论教学中来，更有助于增强学生的创新思维与创新意识。
（3）注重上机操练，培养学生分析与解决问题的实践能力
学生仅凭课堂上倾听或观看教师的软件操作过程，显然达不到软件学习的效果，必须经过一定的上机操练。教师可根据每一堂理论课所讲的内容，给学生布置相应的上机任务，具体任务可以是理论课所讲的具体案例操练，也可以增加与之相近案例的操练，一方面可以使学生对课堂讲解内容加以掌握，另一方面还有助于培养学生***思考问题、利用计算机分析和解决材料科学领域相关实际问题的能力。此外，教师还应注重学生上机任务完成情况的考核，将每堂上机课学生完成任务情况作为平时成绩，即可以及时了解学生对软件知识的掌握程度，还可以督促学生充分利用宝贵的上机操练时间，提高软件的学习效果。
4 结语
在材料科学领域，计算机技术的应用日益广泛。对《计算机在材料科学中的应用》课程的理论、实践教学内容及教学方法进行合理设计，将有助于培养学生利用计算机解决材料科学领域相关实际问题的能力，进而达到我校材料成型及控制工程本科专业的培养目标。
参考文献
[1] 张健，龙春光，华熳煜，等.多媒体技术在《金属塑性成型原理与工艺》课程教学中的应用与思考[J].中国科教创新导刊，2011（20）：165.
计算机材料应用论文第3篇
作为一种现代工具，计算机技术在材料科学中的应用日益广泛，并在很大程度上促进了材料科学研究的深入发展。《计算机在材料科学中的应用》作为我校材料成型及控制工程本科专业的一门专业课，在整个课程体系中占有重要地位。为培养学生利用计算机分析和解决材料科学领域相关实际问题的能力，笔者对该课程的教学内容与教学方法进行了初步探索与设计，力争提高该课程的教学质量与效果。
1 课程教学大纲要求
《计算机在材料科学中的应用》课程共32学时，其中，理论教学16学时，上机实践16学时。本课程教学大纲要求：通过理论与实践教学环节，使学生了解计算机技术在材料科学领域的应用现状，初步掌握利用计算机进行数据处理、材料设计、材料成型过程模拟以及利用计算机网络技术对材料科学领域相关资料进行检索等，以培养学生利用计算机分析和解决材料科学与工程领域相关实际问题的能力，以期到达本专业对学生的培养目标。
2 理论与实践教学内容设计
结合材料成型及控制工程本科专业的培养目标以及课程教学大纲要求，本课程的理论教学内容主要包括四大模块，即：计算机用于数据处理、计算机用于材料设计、计算机用于材料成型过程模拟、计算机用于文献检索。
根据理论教学内容，与之配套的上机实践内容同样包括四大模块，即：数据处理模块，主要包括Origin、Excel软件的操作与使用；材料设计模块，主要包括Thermal-Calc相***计算软件、Materials Studio材料计算软件的操作与使用；材料成型过程模拟模块，主要包括ProCast铸造模拟软件、Deform金属塑性变形模拟软件、Moldflow塑料注塑成型模拟软件的操作与使用；文献检索模块，主要包括中国知网、维普、万方、ScienceDirect、SpringerLINK等中外文数据库的操作与使用。
3 教学方法设计
由于本课程是一门实践性很强的课程，因此，在实际教学过程中，我们采取软件介绍与操练为主、理论知识讲解为辅的教学思路，具体教学方式如下。
（1）充分利用多媒体技术，立体展现计算机在材料科学领域的应用功能
《计算机在材料科学中的应用》课程涉及了较多的计算软件及其在材料科学领域应用的具体案例，如果以单纯的口头述说方式或者在黑板上简单地画些示意***，来给学生介绍这些软件及其功能，则会让学生感觉到抽象乏味，达不到学习的效果。我们应该充分利用集声、光、电于一体的多媒体辅助教学手段[1]，尽可能多地搜集计算机技术在材料科学领域应用的相关***片、视频、动画等，尤其在上第一堂课的绪论部分时，让学生更为清楚地了解各种软件的具体功能及其应用，则有助于增学生的感性认识，提高学生对该课程的学习兴趣。
（2） 结合具体案例，介绍软件的使用功能及其操作步骤
在课堂教学中，教师除讲解基础知识外，应结合材料科学研究中的具体案例，对相关软件的使用功能及其具体操作步骤加以介绍。如针对数据处理模块，我们可将学生熟悉的应力―― 应变曲线、X射线衍射***谱等作为案例，利用Origin、Excel软件对其***形绘制、样式编辑、***形导出等功能进行详细介绍；针对材料设计模块，我们可将学生熟悉的铝合金强韧化设计作为案例，利用Materials Studio软件对铝合金及其强韧化理论模型的构建、计算参数的设置、计算运行及结果分析等进行详细介绍；针对材料成型过程模拟模块，我们可将学生日常生活中经常见到的肥皂盒、钢管等作为案例，结合学生此前学过的《塑料成型工艺及模具设计》[2]与《金属塑性成型原理与工艺》[3]课程理论知识，利用Moldflow、Deform软件分别对其成型过程进行模拟与分析；针对文献检索模块，我们可将“计算机在材料科学中的应用”作为主题，让学生在了解文献数据库的基础上，查阅与该主题相关的国内外文献。通过结合具体案例对软件及其功能加以介绍，一方面使学生更易于掌握软件的操作与使用功能，另一方面，将实际问题引入到理论教学中来，更有助于增强学生的创新思维与创新意识。
（3）注重上机操练，培养学生分析与解决问题的实践能力
学生仅凭课堂上倾听或观看教师的软件操作过程，显然达不到软件学习的效果，必须经过一定的上机操练。教师可根据每一堂理论课所讲的内容，给学生布置相应的上机任务，具体任务可以是理论课所讲的具体案例操练，也可以增加与之相近案例的操练，一方面可以使学生对课堂讲解内容加以掌握，另一方面还有助于培养学生***思考问题、利用计算机分析和解决材料科学领域相关实际问题的能力。此外，教师还应注重学生上机任务完成情况的考核，将每堂上机课学生完成任务情况作为平时成绩，即可以及时了解学生对软件知识的掌握程度，还可以督促学生充分利用宝贵的上机操练时间，提高软件的学习效果。
计算机材料应用论文第4篇
关键词 材料科学；计算机；应用
中***分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0216-02
现代高新产业技术的不断发展，对我们所需材料的性能等方面也提出了较高的要求，同样的，对于材料科学研究领域本身来说，要求也是越来越高了，那么，材料科学研究的发展又是怎样与计算机建立起了密不可分的联系呢？这就需要我们在充分了解计算机与材料科学关系的基础上来具体地分析计算机在材料科学中的几个应用。
现在，材料科学领域已经有了一个较好地发展，这就需要我们在充分利用计算机的前提下把对材料科学的研究推向一个全新的高度，同时，这个新发展将大大提高研究领域的使用效能。
1 常用计算方法和数据处理
常用计算方法和数据处理：常用数值分析方法；线性方程组解法；最小二乘法曲线拟合；三次样条插值函数；数值分析软件及应用举例；材料科学研究中的数据处理；材料科学研究的数据类型；材料研究中的数据分析；材料研究的实验设计；***象处理在材料领域的应用；数据分析软件介绍及应用举例；
2 材料科学研究中数值模拟方法基础
材料科学研究中数值模拟方法基础：有限差分法，差分方程的建立；差分方程的求解方法；有限元法的基本概念；有限元法的基本理论；现代有限元分析软件简介及在各专业方向应用举例；
3 材料科学与工程中的物理场计算机分析
材料科学与工程中的物理场计算机分析：温度场计算机分析；温度场及传热学问题；导热微分方程；导热问题的数值解析；非稳态导热问题的有限差分格式；温度场计算机分析举例；浓度扩散场计算机分析；扩散方程；扩散方程初始条件和边界条件；扩散方程的数值解析及针对物理场和温度场在各专业方向实际过程介绍；
4材料相关学科和计算机学科的相互交叉
4.1材料学和计算机学科的相互学习和使用
从一定程度上，计算机科学与材料科学之间没有明确的界限，也就是说，当我们在学习材料科学的时候，需要间歇式地学习一些计算机相关知识。计算机和材料相关学科是结合在一起的，它们的交叉体现在要通过计算机的高技术手段来研究材料的性质、仿制材料的构成。
材料科学的研究少不了要对计算机进行使用，并且计算机对材料科学的作用还是极为重要的。它们两者在相互交叉中也可以来共同促进对对方的研究发展。
4.2在材料科学研究中使用计算机不可缺少
在材料科学的研究过程中，分析材料的性能、分析材料的组成、新性能材料的设计以及制备方法、加工工艺等等都需要用到计算机；材料科学研究的每一个领域倘若离开计算机就无法正常完成任务，因此说，计算机在材料科学研究领域中起着不可忽视的重要作用，更是材料科学研究中的高科技工具。
通过对计算机的运用，材料科学的研究才能更趋向自动化与集成化。
5 利用计算机更好为材料科学使用
5.1方便研究人员进行知识交流和查阅
运用计算机网络的强大功能可以为材料科学行业的研究人员提供更加便捷的服务，通过计算机网络，研究人员可以查阅自己所需要的科研资料、及时关注材料科学研究领域的最新动态、了解材料科学研究的发展方向、并且可以发表自己的论文以供广大阅读者学习，同时还可以建立自己的网页来专门介绍自己的研究成果，以此通过计算机网络实现了科研人员之间的交流研究，也可以进一步推进材料科学的巨大发展。
5.2用于材料的开发加工和构造的理论等方面的分析
在材料科学的开发设计过程中，计算机的作用尤为重要，新材料研究开发中，需在结合理论的基础上运用计算机来实现预报材料的组成、结构以及性能，而且，通过理论设计来定做新材料的时候更是离不开对计算机的使用，因此说，计算机在设计新材料领域中发挥着不可替代的作用。它促进材料科学的向前发展，同时也为材料科学的开发设计做出了一定的贡献。
5.3可以发挥出计算机在数值模型等方面分析的功能
在对材料分析和研究中，很多时候要利用计算机软件对真实地操作系统进行一定的仿真模拟操作，同时提供模拟的结果来有效地促进材料科学研究的发展；通过计算机模拟可以把真实的操作结果与仿真模拟的结果相比较，从而来检验数据模型的准确性和正确性；对于计算机模拟系统的应用遍及材料科学的整个环节中，对材料科学的研究可谓是起着非常重要的作用，通过对材料的合成、研究性能设备等方面来更好地促进材料科学领域的发展。例如可以使用ansys对钢管进行网格划分并分析其压力场等。
5.4强大***像分析功能在材料学当中的应用
在材料微观构造的分析中，会出现大量的数据以及需要对***像进行必要的处理。在这种时候，充分借助计算机的存储处理功能不仅仅可以保存大量的数据，而且在一定程度上可以减少对人力的使用，节省我们宝贵的时间；同时，计算机在计算存储方面标准正确，我们就不用再担心对数据处理出错的问题了；对于材料研究过程中的***像处理也会方便得多，利用计算机的***像处理功能来研究材料的结构组成则会更加方便快捷。例如用matlab分析碳素的ct***像可以得知其碳素成分或比例。
通过以上分析可以看出，材料科学作为一门新型的学科不仅涉及面广，而且发展还不是那么的成熟，当前对于它的研究仍需要一个过程去努力进行探索，我们仍需要一个很长的阶段去探讨。作为高科技之一的计算机，在当今社会各个领域的发展中都起着极为关键的作用，同样，在材料科学研究过程中的作用也是不可忽视的，计算机为材料科学的发展提供了重要的工具，以此来推进材料科学领域的发展，并成为了材料科学研究领域中的重要工具。
参考文献
[1]吴兴惠，项金钟.现代材料计算设计教程[M].北京：电子工业出版社，2006.
计算机材料应用论文第5篇
关键词：材料基因组；“材料计算与模拟”；教学探索
中***分类号：G642.0 文献标识码：A
本文旨在通过总结教学实践中出现的问题与经验，寻找不足，探索一套计算材料学理论和实践相结合的有效教学模式。探索理论与实践的有效结合，是计算材料学教学的必备，也是材料基因组计划的背景需要。
一、“材料计算与模拟”课程特点
“材料计算与模拟”是面向材料科学与工程专业本科三年级学生开设的专业课程，教学内容主要包括计算材料学的基本概念和尺度分类、常用材料结构建模方法、分子动力学方法理论和实践、密度泛函理论和实践、蒙特・卡罗方法等。
具体来说，该课程具有以下特点。
（1）多学科交叉：该课程涉及的理论基础知识融合材料学、物理、化学、统计学等学科知识，还包括生物、电子、机械等方面的知识。
（2）课程培养目标明确：该课程是在材料基因组计划大背景下开设的，旨在培养具有材料基因组计划视野、具备一定材料计算设计实践能力的卓越工程师。
（3）实践与理论相结合：类似课程均采用理论与实践教学相结合的教学方式，但该课程更加偏向于实践教学部分，在实践教学中穿插讲解基本理论知识。
（4） 课程覆盖面广：课程内容涉及经典分子动力学方法、密度泛函理论、蒙特・卡罗方法等多尺度计算模拟方法，可应用于纳米材料、金属材料、高分子材料、半导体材料等诸多领域。
二、实践与理论相结合的教学方式
长期以来，涉及计算机应用的课程均采用理论与实践相结合的教学方式，通常的做法是先讲授基础理论知识，然后再进行上机实践练习，以理论教学为主，以实践练习为辅。此教学方式的不足之处在于现有材料计算模拟软件实际应用操作与其内在基础理论知识有一定程度的脱节，更像是“黑匣子”，学生在实践过程中难以运用理论知识解决实际问题。该课程在教学过程中，更侧重于实践教学环节，同时引入慕课等新的教学模式作为补充。
（1） 以实践教学为主，以理论教学为辅。该课程目标在于培养学生的材料计算模拟实践动手能力，因此在教学内容的安排上侧重于上机实践课程。通过简单案例的演示及实践操作，使学生对材料计算模拟过程有一个大致了解，针对实践过程中各个操作部分涉及的基本原理知识进行讲解，并对整个知识点进行串联梳理。学生对整个计算过程熟悉后，教师再不断增大案例难度和理论深度。整个教学过程的重点在于让学生熟练掌握现有材料计算模拟软件平台的使用方法，理解操作背后的基本原理。
（2）不断更新丰富教学实践案例。目前“材料计算与模拟”领域的基础理论基本已经定型，应用分子动力学、密度泛函理论等基本理论的实践案例也有很多。本课程的实践教学不再以固定案例作为教材，而是根据最新材料对计算文献不断地进行更新，保证实践教学案例的先进性和实用性，同时补充当前材料基因组计划涉及的知识点，做到实践教学的与时俱进。
（3） 引入慕课作为课堂教学的补充。在材料计算与模拟教学过程中，不同学生的理解力不同。慕课的引入可使学生根据各自的学习程度进行课后学习，便于学生掌握理论知识点和实践操作。
总之，在材料基因组计划的教学背景下，培养和强化学生在材料计算与模拟方面的实践动手能力是大势所趋。调整理论和实践教学内容比例，不断丰富实践案例，引入慕课等新教学模式，都有利于提高“材料计算与模拟”课程的教学质量。在材料基因组大背景下，“材料计算与模拟”课程的教学改革仍处于探索阶段，需要长时间不断加以改进，积累经验。但我们相信，坚持以人为本，将实践应用作为最终目标，坚持改进教学环节中的每个细节，提升“材料计算与模拟”课程的教学效果。
参考文献：
计算机材料应用论文第6篇
关键词：建筑工程，预算定额，编制原则，方法与依据
一、建筑工程预算定额的编制原则
1、社会平均必要劳动量确定定额水平的原则
在社会主义市场经济的条件下，确定预算定额的各种消耗量指标，应遵循价值规律的要求，按照产品生产中所消耗的社会平均必要劳动量(时间)确定其定额水平。论文参考，方法与依据。在正常施工的条件下，以平均的劳动强度、平均的劳动熟练程度、平均的技术装备水平，确定完成每一单位分项工程或结构构件所需要的劳动消耗量，并据此作为确定预算定额水平的主要原则。
2、简明扼要，适用方便的原则
预算定额的内容与形式，既要体现简明扼要、层次清楚、结构严谨、数据准确，还应满足各方面使用的需要，如编制施工***预算、办理工程结算、编制各种计划和进行成本核算等的需要，使其具有多方面的适用性，且使用方便。
贯彻简明扼要，适用方便的原则，要求预算定额中的各种文字说明应简明扼要、通俗易懂，还应注意定额计量单位的合理选择和工程量计算的简化，如砌砖墙定额中用“m³”就可用“块”作为定额计量单位要简单和方便一些。
二、建筑工程预算定额的编制依据及方法
1、预算定额的编制依据如下：
①《全国统一建筑工程基础定额》和《全国统一建筑装饰装修工程消耗量定额》；
②现行的设计规范、施工验收规范、质量评定标准和安全操作规程；
③通用的标准***集、定型设计***纸和有代表性的设计***纸；
④有关科学实验、技术测定和可靠的统计资料；
⑤已推广的新技术、新材料、新结构和新工艺等资料；
⑥现行的预算定额基础资料、人工工资标准、材料预算价格和机械台班预算价格等。
2、预算定额各项消耗量指标的确定
(1)定额计量单位与计算精度的确定
①定额计量单位的确定。定额计量单位应与定额项目内容相适应，要能确切反映各分项工程产品的形态特征、变化规律与实物数量，并便于计算和使用。
·当物体的断面形状一定而长度不定时，宜采用“延长米”(m)为计量单位，如木装饰、落水管安装等；
·当物体有一定的厚度而长与宽变化不定时，宜采用“㎡”为计量单位，如楼地面、墙面抹灰、屋面工程等；
·当物体的长、宽、高均变化不定时，宜采用“m³”作为计量单位；如土方、砖石、混凝土和钢筋混凝土工程等；
在预算定额项目表中，一般都采用扩大的计量单位，如100 m，100㎡，10 m³等，以便于预算定额的编制和使用。
②计算精度的确定。论文参考，方法与依据。预算定额项目中各种消耗量指标的数值单位和计算时小数位数的取定如下：
·人工以“工日”为单位，取小数后2位；
·机械以“台班”为单位，取小数后2位；
·木材以“m³’’为单位，取小数后3位；
·钢材以“t”为单位，取小数后3位；
·标准砖以“千匹”为单位，取小数后2位；
·砂浆、混凝土、沥青膏等半成品以“m³”为单位，取小数后2位。
(2)人工消耗量指标的确定
预算定额中的人工消耗量指标，包括完成该分项工程所必需的基本用工和其他用工数量。这些人工消耗量是根据多个典型工程综合取定的工程量数据和《全国统一建筑工程劳动定额》计算求得。
①基本用工：它指完成质量合格单位产品所必需消耗的技术工种用工。可按技术工种相应劳动定额的工时定额计算，以不同工种列出定额工日数。
②其他用工：它包括辅助用工、超运距用工和人工幅度差。
a．辅助用工：是指技术工种劳动定额内不包括而在预算定额内又必须考虑的用工。如机械土方工程配合、材料加工(包括筛沙子、洗石子、淋石灰膏等)模板整理等用工。
b．超运距用工：是指预算定额中材料及半成品的场内水平运距超过了劳动定额规定的水平运距部分所需增加的用工：超运距=预算定额取定的运距－劳动定额已包括的运距
c．人工幅度差：是指预算定额与劳动定额由于定额水平不同而产生的水平差，它是在劳动定额作业时间之外，预算定额内应考虑在正常施工条件下所发生的各种工时损失。论文参考，方法与依据。
(3)材料消耗量指标的确定
预算中的材料消耗量指标由材料净用量和材料损耗量构成。其中材料损耗量包括材料的施工操作损耗、场内运输损耗、加工制作损耗和场内管理损耗。论文参考，方法与依据。
①主材净用量的确定。预算定额中主材净用量的确定，应结合分项工程的构造做法，按照综合取定的工程量及有关资料进行计算确定。
②主材损耗量的确定。预算定额中主材损耗量的确定，是在计算出主材净用量的基础上乘以损耗率系数就可求得损耗量。在已知主材净用量和损耗率的条件下，要计算出主材损耗量就需要找出它们之间的关系系数，这个关系系数称为损耗率系数，其主材损耗量和损耗率系数的计算公式如下：主材损耗量=主材净用量×损耗率系数
③次要材料消耗量的确定。预算定额中对于用量很少、价值又不大的建筑材料，在估算其用量后，合并成“其他材料费”，以“元”为单位列入预算定额表内。
④周转性材料摊销量的确定。预算定额中的周转性材料，是按多次使用、分次摊销的方式计入预算定额表内。论文参考，方法与依据。
(4)人工工资标准、材料预算价格和机械台班预算单价的确定
工程造价费用的多少，除了取决于预算定额中的人工、材料和机械台班消耗量以外，还取决于人工工资标准、材料预算价格和机械台班预算单价。因此，合理确定人工工资标准、材料预算价格和机械台班预算单价，是正确计算工程造价的重要依据。
①人工工资标准的确定
人工工资标准又称为人工工日单价，它是指一个建筑工人一个工作日应计入预算定额中的全部人工费用。合理确定人工工资标准，是正确计算人工费和工程造价的前提和基础。
②材料预算价格的确定
在建筑工程费用中，材料费大约占工程总造价的60％，在金属结构工程费用中所占的比重还要大，它是工程造价直接费的主要组成部分。因此，合理确定材料预算价格，正确计算材料费用，有利于工程造价的计算、确定与控制。材料预算价格的确定：
a．材料原价的确定：材料原价是指材料的出厂价、交货地价、市场批发价、进口材料抵岸价或销售部门的批发价、市场采购价或市场信息价。
b．材料运杂费的确定：材料运杂费是指材料自来源地(或交货地)运至工地仓库或指定堆放地点所发生的全部费用，并含外埠中转运输过程中所发生的一切费用和过境过桥费用。包括调车和驳船费、装卸费、运输费及附加工作费等。
c．材料运输损耗费的确定：材料运输损害费是指材料在装卸、运输过程中不可避免的损耗费用。计算公式如下：
材料运输损耗费=(材料原价+材料运杂费)×相应材料运输损耗率
d．材料采购保管费：是指各材料供应管理部门在组织采购、供应和保管材料过程中所需的各项费用。论文参考，方法与依据。包括材料的采购费、仓储管理费和仓储损耗费。计算公式如下：
材料采购保管费=(材料原价+材料运杂费+材料运输损耗费)×材料采购保管费率
建筑材料的种类、规格繁多，采购保管费不可能按每种材料在采购保管过程中所发生的实际费用计算，只能规定几种综合费率进行计算。目前现行的是由国家经委规定的综合费率为2．5％(其中采购费率为1％，保管费率为1．5％)，各地区可根据不同的情况确定其费率。如有的地区规定：钢材、木材、水泥为2．5％，水电材料为1．5％，其余材料为3％。由建设单位(业主)供应到现场仓库的材料，建筑施工企业(承包商)不收采购费，只收保管费。
e．材料检验试验费：是指建筑材料、构件和建筑安装物进行一般鉴定、检查所发生的费用，包括自设试验室进行试验所耗用的材料和化学药品等费用。不包括新结构、新材料的试验费和建设单位对具有出厂合格证明的材料进行检验，对构件做破坏性试验及其他特殊要求检验试验的费用，计算公式如下：材料检验试验费=单位材料量检验试验费×材料消耗量
f．影响材料预算价格变动的因素。
·市场供需变化。材料原价是材料预算价格中最基本的组成，市场供大于需求价格就会下降；反之，价格就会上升，从而也就会影响材料预算价格的涨落。
·材料生产成本的变动直接涉及材料预算价格的波动。
·流通环节的多少和材料供应体制也会影响材料预算价格。
·运输距离和运输方法的改变影响材料运输费用的增减，从而也会影响材料预算价格。
·国际市场行情会对进口材料价格产生影响。
③施工机械台班单价的确定
施工机械台班单价是指一台施工机械在正常运转条件下一个工作台班所需支出和分摊的各项费用之总和。施工机械台班费的比重，将随着建筑施工机械化水平的提高而增加，相应人工费也随着逐步减少。因此，正确计算施工机械台班使用费具有重要的意义。
三、结束语
综上所述，预算定额是编制施工***预算，合理确定工程造价的依据，是建筑施工企业编制人工、材料、机械台班需要量计划，统计完成工程量，考核工程成本，实行经济核算，加强施工管理的基础，因此，遵循预算定额编制的原则，依据具体的问题进行具体分析，才能做好建筑工程造价管理工作。
参考文献：
[1]黄东云．试论工程建设全过程的造价管理[J]．科技信息，2007．
[2]吴文平．入世后怎么样提高工程造价编制水平[J]．科技信息，2008．
[3]李大春．浅议工程造价管理[J]．合作经济与科技，2009．
计算机材料应用论文第7篇
关键词：建筑工程，预算定额，编制原则，方法与依据
一、建筑工程预算定额的编制原则
1、社会平均必要劳动量确定定额水平的原则
在社会主义市场经济的条件下，确定预算定额的各种消耗量指标，应遵循价值规律的要求，按照产品生产中所消耗的社会平均必要劳动量(时间)确定其定额水平。论文参考，方法与依据。在正常施工的条件下，以平均的劳动强度、平均的劳动熟练程度、平均的技术装备水平，确定完成每一单位分项工程或结构构件所需要的劳动消耗量，并据此作为确定预算定额水平的主要原则。
2、简明扼要，适用方便的原则
预算定额的内容与形式，既要体现简明扼要、层次清楚、结构严谨、数据准确，还应满足各方面使用的需要，如编制施工***预算、办理工程结算、编制各种计划和进行成本核算等的需要，使其具有多方面的适用性，且使用方便。
贯彻简明扼要，适用方便的原则，要求预算定额中的各种文字说明应简明扼要、通俗易懂，还应注意定额计量单位的合理选择和工程量计算的简化，如砌砖墙定额中用“m³”就可用“块”作为定额计量单位要简单和方便一些。
二、建筑工程预算定额的编制依据及方法
1、预算定额的编制依据如下：
①《全国统一建筑工程基础定额》和《全国统一建筑装饰装修工程消耗量定额》；
②现行的设计规范、施工验收规范、质量评定标准和安全操作规程；
③通用的标准***集、定型设计***纸和有代表性的设计***纸；
④有关科学实验、技术测定和可靠的统计资料；
⑤已推广的新技术、新材料、新结构和新工艺等资料；
⑥现行的预算定额基础资料、人工工资标准、材料预算价格和机械台班预算价格等。
2、预算定额各项消耗量指标的确定
(1)定额计量单位与计算精度的确定
①定额计量单位的确定。定额计量单位应与定额项目内容相适应，要能确切反映各分项工程产品的形态特征、变化规律与实物数量，并便于计算和使用。
·当物体的断面形状一定而长度不定时，宜采用“延长米”(m)为计量单位，如木装饰、落水管安装等；
·当物体有一定的厚度而长与宽变化不定时，宜采用“㎡”为计量单位，如楼地面、墙面抹灰、屋面工程等；
·当物体的长、宽、高均变化不定时，宜采用“m³”作为计量单位；如土方、砖石、混凝土和钢筋混凝土工程等；
在预算定额项目表中，一般都采用扩大的计量单位，如100 m，100㎡，10 m³等，以便于预算定额的编制和使用。
②计算精度的确定。论文参考，方法与依据。预算定额项目中各种消耗量指标的数值单位和计算时小数位数的取定如下：
·人工以“工日”为单位，取小数后2位；
·机械以“台班”为单位，取小数后2位；
·木材以“m³’’为单位，取小数后3位；
·钢材以“t”为单位，取小数后3位；
·标准砖以“千匹”为单位，取小数后2位；
·砂浆、混凝土、沥青膏等半成品以“m³”为单位，取小数后2位。
(2)人工消耗量指标的确定
预算定额中的人工消耗量指标，包括完成该分项工程所必需的基本用工和其他用工数量。这些人工消耗量是根据多个典型工程综合取定的工程量数据和《全国统一建筑工程劳动定额》计算求得。
①基本用工：它指完成质量合格单位产品所必需消耗的技术工种用工。可按技术工种相应劳动定额的工时定额计算，以不同工种列出定额工日数。
②其他用工：它包括辅助用工、超运距用工和人工幅度差。
a．辅助用工：是指技术工种劳动定额内不包括而在预算定额内又必须考虑的用工。如机械土方工程配合、材料加工(包括筛沙子、洗石子、淋石灰膏等)模板整理等用工。
b．超运距用工：是指预算定额中材料及半成品的场内水平运距超过了劳动定额规定的水平运距部分所需增加的用工：超运距=预算定额取定的运距－劳动定额已包括的运距
c．人工幅度差：是指预算定额与劳动定额由于定额水平不同而产生的水平差，它是在劳动定额作业时间之外，预算定额内应考虑在正常施工条件下所发生的各种工时损失。论文参考，方法与依据。
(3)材料消耗量指标的确定
预算中的材料消耗量指标由材料净用量和材料损耗量构成。其中材料损耗量包括材料的施工操作损耗、场内运输损耗、加工制作损耗和场内管理损耗。论文参考，方法与依据。
①主材净用量的确定。预算定额中主材净用量的确定，应结合分项工程的构造做法，按照综合取定的工程量及有关资料进行计算确定。
②主材损耗量的确定。预算定额中主材损耗量的确定，是在计算出主材净用量的基础上乘以损耗率系数就可求得损耗量。在已知主材净用量和损耗率的条件下，要计算出主材损耗量就需要找出它们之间的关系系数，这个关系系数称为损耗率系数，其主材损耗量和损耗率系数的计算公式如下：主材损耗量=主材净用量×损耗率系数
③次要材料消耗量的确定。预算定额中对于用量很少、价值又不大的建筑材料，在估算其用量后，合并成“其他材料费”，以“元”为单位列入预算定额表内。
④周转性材料摊销量的确定。预算定额中的周转性材料，是按多次使用、分次摊销的方式计入预算定额表内。论文参考，方法与依据。
(4)人工工资标准、材料预算价格和机械台班预算单价的确定
工程造价费用的多少，除了取决于预算定额中的人工、材料和机械台班消耗量以外，还取决于人工工资标准、材料预算价格和机械台班预算单价。因此，合理确定人工工资标准、材料预算价格和机械台班预算单价，是正确计算工程造价的重要依据。
①人工工资标准的确定
人工工资标准又称为人工工日单价，它是指一个建筑工人一个工作日应计入预算定额中的全部人工费用。合理确定人工工资标准，是正确计算人工费和工程造价的前提和基础。
②材料预算价格的确定
在建筑工程费用中，材料费大约占工程总造价的60％，在金属结构工程费用中所占的比重还要大，它是工程造价直接费的主要组成部分。因此，合理确定材料预算价格，正确计算材料费用，有利于工程造价的计算、确定与控制。材料预算价格的确定：
a．材料原价的确定：材料原价是指材料的出厂价、交货地价、市场批发价、进口材料抵岸价或销售部门的批发价、市场采购价或市场信息价。
b．材料运杂费的确定：材料运杂费是指材料自来源地(或交货地)运至工地仓库或指定堆放地点所发生的全部费用，并含外埠中转运输过程中所发生的一切费用和过境过桥费用。包括调车和驳船费、装卸费、运输费及附加工作费等。
c．材料运输损耗费的确定：材料运输损害费是指材料在装卸、运输过程中不可避免的损耗费用。计算公式如下：
材料运输损耗费=(材料原价+材料运杂费)×相应材料运输损耗率
d．材料采购保管费：是指各材料供应管理部门在组织采购、供应和保管材料过程中所需的各项费用。论文参考，方法与依据。包括材料的采购费、仓储管理费和仓储损耗费。计算公式如下：
材料采购保管费=(材料原价+材料运杂费+材料运输损耗费)×材料采购保管费率
建筑材料的种类、规格繁多，采购保管费不可能按每种材料在采购保管过程中所发生的实际费用计算，只能规定几种综合费率进行计算。目前现行的是由国家经委规定的综合费率为2．5％(其中采购费率为1％，保管费率为1．5％)，各地区可根据不同的情况确定其费率。如有的地区规定：钢材、木材、水泥为2．5％，水电材料为1．5％，其余材料为3％。由建设单位(业主)供应到现场仓库的材料，建筑施工企业(承包商)不收采购费，只收保管费。
e．材料检验试验费：是指建筑材料、构件和建筑安装物进行一般鉴定、检查所发生的费用，包括自设试验室进行试验所耗用的材料和化学药品等费用。不包括新结构、新材料的试验费和建设单位对具有出厂合格证明的材料进行检验，对构件做破坏性试验及其他特殊要求检验试验的费用，计算公式如下：材料检验试验费=单位材料量检验试验费×材料消耗量
f．影响材料预算价格变动的因素。
·市场供需变化。材料原价是材料预算价格中最基本的组成，市场供大于需求价格就会下降；反之，价格就会上升，从而也就会影响材料预算价格的涨落。
·材料生产成本的变动直接涉及材料预算价格的波动。
·流通环节的多少和材料供应体制也会影响材料预算价格。
·运输距离和运输方法的改变影响材料运输费用的增减，从而也会影响材料预算价格。
·国际市场行情会对进口材料价格产生影响。
③施工机械台班单价的确定
施工机械台班单价是指一台施工机械在正常运转条件下一个工作台班所需支出和分摊的各项费用之总和。施工机械台班费的比重，将随着建筑施工机械化水平的提高而增加，相应人工费也随着逐步减少。因此，正确计算施工机械台班使用费具有重要的意义。
三、结束语
综上所述，预算定额是编制施工***预算，合理确定工程造价的依据，是建筑施工企业编制人工、材料、机械台班需要量计划，统计完成工程量，考核工程成本，实行经济核算，加强施工管理的基础，因此，遵循预算定额编制的原则，依据具体的问题进行具体分析，才能做好建筑工程造价管理工作。
参考文献：
[1]黄东云．试论工程建设全过程的造价管理[J]．科技信息，2007．
[2]吴文平．入世后怎么样提高工程造价编制水平[J]．科技信息，2008．
[3]李大春．浅议工程造价管理[J]．合作经济与科技，2009．