现代教育前沿

分子动力学模拟在金属材料方向“材料科学基础”课程教学中的应用

吕皓 (北京工业大学 材料科学与工程学院), 王萌 (北京工业大学 材料科学与工程学院), 王海滨 (北京工业大学 材料科学与工程学院), 宋晓艳 (北京工业大学 材料科学与工程学院)

摘要


材料科学基础是高等院校材料类专业本科生的专业核心基础课程,存在课程知识体系面广、抽象概念多、理论联系实践少等教学难点,传统的教学模式难以取得良好的效果。针对材料微观结构和演化过程在传统演示文稿教学中“看不见、摸不着”的痛点,文中讨论将前沿研究融入本科课堂,利用分子动力学模拟来辅助材料科学基础教学。分子动力学模拟可以动态可视化地展示材料微观组织结构演化,从而增强基本概念的形象程度,激发学生的学习兴趣,提高基础理论课程的教学效果。引入模拟技术的教学方式也适用于其他理工科基础课程抽象概念的讲授,提升教学质量。

关键词


材料科学基础;分子动力学模拟;可视化;辅助教学

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参考


徐恒钧,刘国勋.材料科学基础[M].北京:北京工业大学出版社,2001.

周健,陆海鸣,杨玉荣,等.计算材料学[M].北京:化学工业出版社,2023.

单斌,陈征征,陈蓉.材料学的纳米尺度计算模拟从基本原理到算法实现[M].湖北:华中科技大学出版社,2015.

A P Thompson, H M Aktulga, R Berger, D S Bolintineanu, W M Brown, P S Crozier, P J in't Veld, A Kohlmeyer, S G Moore, T D Nguyen, R Shan, M J Stevens, J Tranchida, C Trott, S J Plimpton. LAMMPS - a flexible simulation tool for particle-based materials modeling at the atomic, meso, and continuum scales [J].Computer Physics Communications,2022(271):10817.

A Stukowski. Visualization and analysis of atomistic simulation data with OVITO-the Open Visualization Tool [J].Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering,2009,18(1):15012.

D Faken, H Jonsson. Systematic analysis of local atomic structure combined with 3D computer graphics [J].Computational Materials Science,1994(2):279.

A Stukowski, V V Bulatov, A Arsenlis. Automated identification and indexing of dislocations in crystal interfaces [J].Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering,2012(20):85007.

X Ge, X Liu, C. Hou, et al. Distinguishing contributions of ceramic matrix and binder metal to the plasticity of nanocrystalline cermets [J].IUCrJ,2020,7(1):42-48.

J Fang, X Liu, H Lu, X. Song. Crystal defects responsible for mechanical behaviors of a WC–Co composite at room and high temperatures–a simulation study [J].Acta Crystallographica Section B,2019,75(2):134-142.

J Chen, Y Yang, H Lu, X Liu, et al. Mechanical behavior of cermets with different morphology of ceramic grains [J].Acta Materialia,2024(66):119649.




DOI: https://doi.org/10.33142/fme.v6i5.16585

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