材料科学中的数学方法及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

时鹏，蒋立武，王庆梅著 著

图书标签:

• 材料科学
• 数学方法
• 应用数学
• 工程数学
• 材料物理
• 固体物理
• 计算材料学
• 数学建模
• 高等教育
• 理工科

店铺： 兰兴达图书专营店

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122292308

商品编码：15539617224

包装：平装-胶订

出版时间：2017-05-01

基本信息

书名：材料科学中的数学方法及应用

：49.00元

作者：时鹏,蒋立武,王庆梅著

出版社：化学工业出版社

出版日期：2017-05-01

ISBN：9787122292308

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

---

材料科学是一门理论方法和工程技术密不可分的应用科学，本书内容为材料科学与数学应用的交叉领域，旨在为解决材料科学问题的需求提供有效的应用数学方法和工具。

内容提要

---

本书系统讲解了材料科学研究中的常用数学方法，如试验设计、数据分析、数学建模、参数估计和假设检验方法，并重点讲述了数学建模过程中常用的数值计算方法，同时介绍了综合运用上述方法在材料科学研究中的应用案例。可供材料科学研究领域的科研和技术人员参考使用。

目录

---

第1章材料科学的数学应用1

1.1学科的数学化1

1.2材料科学中的数学2

第2章试验设计4

2.1试验误差和控制4

2.1.1试验误差5

2.1.2误差控制6

2.2单因素试验设计7

2.2.1单因素完全随机设计7

2.2.2单因素配对设计8

2.2.3单因素随机区组设计8

2.2.4单因素拉丁方设计9

2.3双因素试验设计10

2.3.1双因素完全随机设计10

2.3.2双因素随机区组试验设计11

2.3.3双因素拉丁方试验设计12

2.4多因素正交试验设计14

第3章数据分析20

3.1因子分析20

3.1.1因子分析基本思想20

3.1.2因子模型21

3.1.3参数估计方法24

3.1.4方差大的正交旋转27

3.1.5因子得分28

3.2相关分析29

3.2.1相关分析的概念29

3.2.2相关关系的分类和方法选择29

3.2.3相关表法30

3.2.4相关图法32

3.2.5相关系数法34

3.3聚类分析35

3.3.1聚类分析的思想36

3.3.2距离和相似性36

3.3.3系统聚类的方法40

第4章数学建模51

4.1数学模型的概念和分类51

4.2数学建模的步骤52

4.3经典的数学模型53

4.4材料领域数学建模案例54

4.4.1双层玻璃的功效评估54

4.4.2在炼钢渗碳中控制参量与炉气碳势间的关系56

第5章参数估计58

5.1材料科学中的参数及其评选标准58

5.1.1无偏性58

5.1.2有效性60

5.1.3一致性61

5.2矩估计62

5.3极大似然估计64

5.4小二乘估计67

5.5小结69

第6章假设检验70

6.1假设检验的思想70

6.2假设检验的步骤71

6.3单个正态总体的假设检验73

6.3.1已知方差的总体均值的检验74

6.3.2未知方差的总体均值的检验75

6.3.3未知期望的总体方差的双边检验77

6.3.4未知期望的总体方差的单边检验78

6.4两个正态总体的假设检验79

6.4.1两个正态总体均值的检验79

6.4.2成对数据的比较81

6.4.3两个正态总体方差的检验F检验法82

6.5总体分布函数的假设检验85

第7章数值计算方法88

7.1数据插值法88

7.1.1插值法定义88

7.1.2插值多项式的存在性89

7.1.3Lagrange插值89

7.1.4Newton插值92

7.1.5Hermite插值98

7.2数据拟合法101

7.2.1函数逼近的基本概念101

7.2.2正交多项式102

7.2.3佳一致逼近多项式105

7.2.4佳平方逼近108

7.2.5小二乘法112

7.3有限差分法116

7.3.1基本概念及解题步骤116

7.3.2有限差分法和偏微分方程的三类边界条件118

7.3.3有限差分方程组的迭代解法122

第8章Origin数据分析软件125

8.1数据的输入125

8.1.1数据直接输入125

8.1.2数据由文件导入125

8.2数据的可视化绘图129

8.2.1菜单栏绘图129

8.2.2工具栏做图129

8.2.3图形的设置131

8.2.4坐标轴的设置132

8.3数据的拟合分析139

8.3.1线性回归（直线拟合）分析139

8.3.2多项式拟合分析141

8.3.3非线性拟合分析144

第9章应用案例148

9.1材料设计优化案例——岩石实验相似材料选择148

9.1.1解决思路及实施步骤148

9.1.2候选配比材料149

9.1.3材料配比正交试验设计150

9.1.4试验结果及统计分析152

9.1.5总结155

9.2寿命预测案例——电气设备结构部件寿命预测方法155

9.2.1常用结构部件寿命预测方法156

9.2.2疲劳损伤理论分析159

9.2.3电气设备弯管的寿命预测160

参考文献162

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

好的，以下是一本名为《材料科学中的数学方法及应用》的图书的简介，内容不包含该书的任何信息，且力求自然流畅： --- 《现代天体物理学前沿：从引力波到暗物质的探索》 本书简介 一、 宇宙的宏大叙事：从经典物理到广袤星辰 本书是一部系统梳理和深入剖析现代天体物理学最新进展的权威著作。它旨在为天体物理学、宇宙学、高能物理学领域的科研人员、研究生以及对宇宙奥秘怀有深厚兴趣的专业人士提供一份详尽的参考指南。我们不再满足于牛顿和开普勒的古典描述，而是深入探索极端环境下的物理规律，以及宇宙演化的深层机制。 本书的结构设计力求逻辑严谨，内容覆盖面广阔，从引力波天文学的诞生到对宇宙成分的最新探测，勾勒出人类探索宇宙边界的完整图景。我们首先回顾了经典天体物理学的基石，强调了电磁波谱在理解恒星演化中的核心作用，随后迅速过渡到当代最具革命性的几个研究领域。 二、 揭示时空涟漪：引力波天文学的革命 引力波的直接探测，标志着人类观测宇宙进入了一个全新的“多信使天文学”时代。本书用大量篇幅阐释了引力波的理论基础——爱因斯坦的广义相对论在强引力场下的精确描述。我们详细分析了LIGO、Virgo以及未来的第三代探测器（如爱因斯坦望远镜）的工作原理、灵敏度限制以及它们如何捕获黑洞并并和星系等极端事件所产生的时空涟漪。 重点章节深入探讨了由双中子星并合事件（GW170817）所带来的跨学科冲击。这次事件首次将电磁波信号与引力波信号完美关联起来，为我们提供了关于重元素（如金、铂）起源的直接证据，同时也为哈勃常数的独立测量开辟了新的途径。书中还探讨了如何利用引力波数据约束中子星的物态方程，以及寻找宇宙早期产生的原初引力波的努力。 三、 暗物质的追寻：宇宙结构的主宰者 暗物质，这个占据宇宙物质总量约85%的神秘实体，是现代物理学最大的未解之谜之一。本书系统地总结了目前所有间接和直接的探测策略。在理论建模部分，我们详细讨论了弱相互作用重粒子（WIMPs）、轴子（Axions）以及更奇特的暗物质候选者模型，并评估了它们在粒子加速器实验中被产生的可能性。 在实验探测方面，本书详尽介绍了地下深处的低温探测实验（如XENONnT、PandaX）如何通过寻找暗物质粒子与原子核的极微弱碰撞信号来成像；同时，也分析了太空望远镜（如费米伽马射线空间望远镜）对暗物质湮灭或衰变产物的间接证据的搜寻进展。本书清晰地展现了，尽管面临重重困难，科学家们如何通过多维度的实验设计，不断缩小暗物质参数空间。 四、 黑暗的另一半：暗能量与宇宙学的未来 如果说暗物质是宇宙结构的骨架，那么暗能量则是推动宇宙加速膨胀的“反引力”力量。本书对暗能量的探索，从观测基础出发，分析了超新星（Ia型）、宇宙微波背景（CMB）辐射以及大尺度结构（LSS）三大数据集的协同作用，用以确定宇宙的膨胀历史和几何形态。 我们聚焦于当前对暗能量性质的竞争性模型：是宇宙学常数（Lambda），还是动态变化的能量场（如 क्विंटessence）？书中详细阐述了DESI、Euclid等新一代巡天项目如何通过精确测量星系红移和物质分布，以前所未有的精度限制暗能量的状态方程参数$w$，并展望了这些测量对检验基本物理学，特别是对修改引力理论的深远影响。 五、 极端天体的物理学：黑洞与活动星系核 黑洞不仅仅是时空奇点，更是检验极端物理学规律的终极实验室。本书深入探讨了超大质量黑洞的形成机制、它们在星系演化中的反馈作用，以及吸积盘的辐射物理。特别是，我们详细解析了事件视界望远镜（EHT）项目获取的首张黑洞阴影图像的意义，以及如何利用这些图像来验证相对论的精确性。 对于活动星系核（AGN）的喷流和高能辐射，本书从相对论性等离子体动力学角度进行了解读，解释了耀变体、类星体等不同类型AGN的能量输出机制。这些极端天体是宇宙中已知最强大的粒子加速器，为研究宇宙射线和中微子提供了关键线索。 总结 《现代天体物理学前沿：从引力波到暗物质的探索》超越了传统的学科界限，以严谨的物理学框架和最新的观测数据为支撑，为读者构建了一幅清晰、动态且充满挑战的当代天体物理图景。它不仅是研究工具，更是一次深刻的哲学思考：我们身处的宇宙，究竟由何种物质和能量所主宰？本书的深度和广度，必将激发新一代科学家投身于这一激动人心的探索事业。

评分☆☆☆☆☆

我是在准备一个涉及计算材料学的项目时接触到这本书的，坦白讲，一开始我对“应用”这个词持保留态度，担心它会过于偏向纯理论推导。然而，事实证明我的顾虑是多余的。这本书中涵盖了大量的案例分析，这些案例都是直接取材于实际的材料工程问题，比如薄膜的残余应力分析、复合材料的界面失效预测等。每一个案例都清晰地展示了从实际物理问题抽象出数学模型，再通过数学工具求解，最后将结果物理意义化解释的过程。这种完整的“问题-模型-求解-解释”的闭环设计，让我明白了数学工具在解决真实世界材料难题中的巨大威力，不再觉得那些公式是空中楼阁，而是实实在在的“瑞士军刀”。

评分☆☆☆☆☆

这本《材料科学中的数学方法及应用》简直是为我这样的材料学“小白”量身定制的宝典！我一直对材料的微观结构和性能之间的关系感到好奇，但每当看到那些复杂的数学公式和抽象的模型时，我的头都大了。这本书的出现，简直是拨云见日。它并没有直接把我们扔进高深的数学理论里，而是巧妙地将晶体学、热力学、力学中的关键概念与具体的数学工具（比如傅里叶变换、张量分析）结合起来。最让我印象深刻的是它在讲解晶体结构时，用代数和几何的方法清晰地阐述了对称性，这比我之前看过的任何教科书都要直观。它不是那种只会堆砌公式的书，而是真正致力于教会读者如何“用”数学来思考材料问题，这种解决问题的导向性，对于初学者来说，是极其友好的。每一次我试图去理解一个材料现象，这本书都能提供一个坚实的数学框架来支撑我的理解，让我不再感到力不从心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常适合自学者。它的行文逻辑性极强，章节之间的衔接过渡自然流畅，几乎没有突兀的感觉。作者的语气是那种循循善诱的导师式，既保持了学术的严肃性，又充满了鼓励性。即便是涉及到相对晦涩的统计物理在材料性能涨落分析中的应用，作者也耐心地分解了每一步的假设和推导过程，避免了直接跳跃式的结论陈述。对于我们这些需要平衡教学、科研和日常工作的人来说，这种结构清晰、自洽性强的书籍无疑是最高效的学习资源。我很少需要频繁地在不同章节之间来回翻阅以理清思路，这种流畅的阅读体验，极大地提高了我的学习效率和对材料科学中数学方法的掌握程度。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的排版和插图设计也做得非常出色，这在理工科教材中是难得的。很多教科书的图表总是显得灰暗、信息过载，让人望而生畏。但这本书不同，它的图示都经过精心设计，线条清晰，标注重点明确，很多复杂的数学概念通过图形的辅助得到了极大的简化。例如，在介绍X射线衍射的布拉格定律时，它不仅给出了公式，还配上了精美的三维衍射矢量图，直观展示了倒易空间的概念。这种视觉上的友好性，极大地降低了阅读的疲劳感。我常常发现，当我阅读到某个困难的部分时，一个恰到好处的图表就能让我瞬间领悟，这种体验是单纯的文字描述难以比拟的，也体现了作者在教学方法上的用心良苦。

评分☆☆☆☆☆

对于已经有些基础的研究者来说，这本书的价值同样不容小觑。我特别欣赏作者在处理高级主题时所展现出的严谨和深度。比如，在处理材料的非线性响应和多尺度模拟部分，作者没有止步于表面现象的描述，而是深入探讨了如何利用偏微分方程和数值方法来精确预测材料在极端条件下的行为。我记得有一次我为模拟一个特定合金的蠕变过程而苦恼，尝试了多种模型都效果不佳。后来翻阅这本书中关于位错运动的数学建模章节，作者用一个非常优雅的变分原理构建了一个模型，让我茅塞顿开。这本书的优势在于，它不仅展示了“是什么”，更细致地剖析了“为什么是这样”背后的数学逻辑，使得我们可以根据自己的研究需求，对已有模型进行有针对性的修改和优化，极大地提升了研究的灵活性和深度。