Page 79 - 化学分析与检测技术

第三章 材料模拟技术的应用

第三节 材料物理模拟技术的发展应用

一、材料物理模拟概述

（一）材料物理
材料物理就是概述固体材料的电磁、光热、弹性等性能的物理模型、变化的
基本规律与影响因素、基础性能测试方式。材料物理是介于物理学和材料学之间
的一门边缘学科，它旨在利用物理中的一些学科的成果来阐明材料中的种种规律

和转变过程。其内容包括多种材料的微观组织结构、运动状态、物理性质、化学
成分以及它们之间的相互关系。材料物理专业培养适应社会发展需求，具备良好
的人文社会科学素养、社会责任感及职业道德，具有扎实的材料物理专业知识与
工程技能，具有良好的学习能力、创新意识、安全意识、国际视野和团队合作精

神，能够在光电材料与器件等相关领域从事材料结构与性能分析、科学研究、工
程设计、技术开发、生产经营与管理等方面工作的高级工程技术人才。
（二）材料物理模拟技术
材料建模是材料物理学中的一个重要领域，该领域的发展存在一些障碍，例

如无法快速、准确地获得试验原始数据，这制约着材料物理建模的发展进程。在
材料学领域，基于材料特性、内部结构的计算与模拟是材料研究过程中必不可少
的一环。采用物理模拟技术的物理模拟装置被广泛应用于材料焊接、压力加工、
铸造新材料研制及热处理等领域。在材料研究或材料生产应用过程中，为了保障

材料性能与质量，需要提高工艺方案评价的科学性。传统的材料研究方法多为试
验与试错等方法，一般情况下，这种方法是采用通过多次重复试验并记录试验数
据的方式来研究材料的各项性能与基本规律，这种方法属于经验性方法，因此具
有一定的局限性。其局限性主要体现在研究耗时费力，结果仅与特定情况、工艺

及性能相关，获得的结果缺乏全面性，不能满足更深层次探索材料基本规律的需
求，不利于新材料、新技术的研发。基于此，材料物理模拟技术作为一种高新技
术，它综合了多种技术与学科知识，既包含了材料科学、力性、物理学等学科知
识，又涉及电子模拟技术、数字模拟技术、工程检测技术等先进技术，是一个跨

学科且综合性强的领域。材料物理模拟技术的发展与应用具有经验性模拟方法所
不具备的优势，物理模拟技术无须借助大量重复性试验，可以通过少量试验次数

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