《计算材料学》是综合了材料、计算机等学科的新兴跨领域学科，利用计算机模拟材料的物理和化学等性质，研究材料从微观到宏观多个尺度的特征，预测材料的结构和性质，达到优化或设计材料的目的。本课程注重计算材料学中不同尺度模拟方法的应用和实践，通过本课程的学习可以掌握分子动力学等几种典型模拟方法的基本操作。
东北大学计算材料学(2022暑假班)习题答案
第一章 计算材料学简介
- 下列关于计算材料学的说法，哪些是正确的（ ） A材料的计算模拟与设计能有效缩短研发周期 B计算材料学…
- 计算材料学是综合了材料、物理、数学、力学、化学、计算机等学科的新兴跨领域学科。（ ）…
- 计算材料学是一种高效、低成本地设计新材料的研发新模式。（ ）
- 下列计算方法中，哪种方法所对应的研究体系的空间尺度最小( ) A第一性原理方法 B分子动力学方法 C…
- 下列计算方法中，哪种方法所对应的研究体系的空间尺度最大( ) A第一性原理方法 B分子动力学方法 C…
- 某位同学想预测金属材料拉伸过程中的工程应力-应变曲线，最好选择哪一种计算模拟方法( ) A第一性原…
第二章 Matlab编程建立晶体结构
- 若要直接创建矩阵，下列说法错误的是( ) A矩阵元素必须在方括号内 B行与行之间用分号隔开 C同行元…
- 关于矩阵A、B的运算，下列哪种运算是错误的( ) AA*B BA./B CA.+B DA^B
- 关于二维数组的元素提取，下列说法错误的是( ) Aa(i, :)表示数组a第i行所有元素 Ba(:, j) 表示数组…
- 关于命令行窗口，说法错误的是( ) A命令窗口中可以输入各种Matlab的命令、函数和表达式 B可以在命…
- 关于脚本编辑器，下列说法正确的是( ) A可以在脚本编辑器中编写程序，完成命令 B可以在编辑器通过点…
- 在编辑器中编写程序时，在某句程序结尾加“;”，代表不在命令行中显示运行结果。( )…
- 对于下面两个for循环，描述正确的是( ) 循环一： for i = 1:9 … end 循环二…
- pdb文件中，Mg和Fe元素对应的颜色分别为( ) A红，黄 B绿，红 C绿，黄 D红，绿…
- 在Matlab中创建一个新文件abc.txt，并写入新的内容，需要的命令为( ) AfileID = fopen('abc.txt', 'r…
- 下列关于Rasmol软件说法正确的是( ) A启动后的Rasmol软件分为显示主窗口和命令窗口两部分 BRasmo…
- 如果想要标记任何两个原子间的距离，需要的操作有( ) A鼠标右键依次点击两个原子 B鼠标左键依次点…
- Rasmol软件中，用户可在显示窗口利用鼠标交互式、即时地操作原子，下列操作正确的是( ) A鼠标右键：X、…
- 体心立方结构的基元原子坐标分别为（ ） A(0.0, 0.0, 0.0) B(a0/2, a0/2, 0.0) C(a0/2, 0.0, a0/2)…
- 密排六方晶格的原胞选取不唯一,直角坐标系下可选用的一组基元原子坐标可以是( )，其中x、y、z轴…
- 下面具有密排六方结构的金属有哪些( ) AMg BFe CZn DZr
- 面心立方结构的4基元原子坐标分别为(0.0, 0.0, 0.0)，(a0/2, a0/2, 0.0)，(a0/2, 0.0, a0/2)，(0.0, …
- hold on 和hold off 命令在这里的作用是绘制新图时，保存上次绘图结果。( )…
- 选取晶胞时，一般需要选择阵点数目最少的平行六面体。( )
- 金属Cu和α-Fe均为面心立方结构。( )
- 晶胞是代表晶格原子排列规律的最小几何单元。( )
- 面心立方晶体结构的最密排面和最密排方向分别为( ) A{111},<100> B{100},<111> C{111},<110> D{1…
- 利用Matlab展现切面，切面与三个坐标轴的交点分别：A(a,0,0)、B(0,b,0)、C(0,0,c)，确定该切面的方程是…
- 下列说法正确的是( ) A密排六方晶体中最典型位错的柏氏矢量为<1121> B体心立方晶体中最典型位错…
- 求矩阵a的逆的函数是( ) Adet(a) Binv(a) Crank(a) Dnorm(a)
- 对于22x+9y+12z=8；4x+2y+11z=7；4x+6y+7z=4；这个三元一次方程组，解是( ) A[0.0656,-0.1163,0.7337]’ …
- 关于M文件，以下说法不正确的是( ) A注释行以#开头 B菜单方式下可以通过File→Save保存M文件 C菜单…
- 在FCC晶格中添加另一些原子，添加一个坐标为(a0/4, a0/4, a0/4)的间隙原子和沿y方向平移a0/4获得的…
- 点缺陷主要包括( ) A置换原子 B空位 C溶剂原子 D间隙原子
- 关于if和else if的区别，下面说法正确的是( ) A当if表达式为假，才会去判断else if B当if表达式为真，…
- Lammps中存在的四种基本边界条件分别为( ) A循环性边界 B刚性边界 C收缩性边界 D限制性收缩边界…
- 本节典型程序中，data(ID,1)、data(ID,2)、data(ID,3)分别表示x、y、z轴的原子坐标。( )…
- 相同含量的间隙原子和置换原子对固溶体合金产生的点阵畸变相同。( )…
- 在位错滑移面的上半部，晶体受压应力，下半部晶体受拉应力。( )
- 删除半原子面，即通过坐标为[0,0,0]原子的(010)原子面，删除其 z<0 的部分，主要语句有 for ID = 1 : …
- 一个.m文件可以有多个主函数和多个子函数。( )
- 程序一般可由顺序结构、选择结构和循环结构这三种基本结构组成。( )…
- 子函数的文件名必须和子函数名一致。( )
- 小角度晶界是由倾侧和扭转晶界构成。( )
- Lammps可读取的文件格式单一，外部建模时，只有满足data file所要求的的格式时，才能够被读取。( )…
- Lammps中，在周期性边界条件下，当原子跑出最右侧边界，会和最左侧的原子相连形成堆垛序列。( )…
- Lammps软件晶体建模方法有两种：内置命令建模和____。
第三章 分子动力学法在计算材料学中的应用
- 分子动力学在金属材料中可进行的模拟研究有( ) A纳米材料的力学问题 B相变问题 C液态金属凝固中…
- 分子动力学只能模拟平衡系统，并计算出物理量。( )
- 在分子动力学模拟中，通常追踪一个分子体系随时间的演变，然后通过对此分子体系遍历的态求时间平均，得…
- 一般来说，分子动力学直接计算结果是___ 和____( ) A位置坐标和速度 B扩散系数 C均方位移 D粘度…
- 模拟开始前，需要给每个原子赋予初始速度，初始速度应满足( ) A所有原子赋予相同速度 B任意速度 C泊…
- 分子动力学的基本流程：首先需要初始化原子的____，读入____，然后求解____，获得每个时刻各个原子的____…
- 分子动力学模拟初始态的选择有( ) A原子位置初始化 B压强初始化 C速度初始化 D能量初始化…
- 分子动力学模拟需要进行速度初始化，体系的温度是由原子的动能决定的，因此，这个过程也称为温度初始化…
- 针对不同类型的缺陷原子，可以使用键对分析方法(Common Neighbor Analysis,CNA)来区分。( )…
- 在本节分子动力学模拟氩原子体系温度随时间变化的程序中，势函数的类型为( ) AStillinger -Weber (…
- 关于rand()函数，下列说法正确的是( ) Arand(1)产生[0,1]之间的随机数 Brand(2,4)产生一个2行4列的…
- 在初始模型中，给定的原子结构体系往往需要进行一个弛豫过程，使得体系达到稳定的平衡态。( ) …
- 下面关于Windows系统下运行 Lammps时，文件夹中的四类文件，说法错误的是( ) Almp_serial.exe是Lammp…
- 对于Tersoff势函数的设置命令，下面正确的是( ) mass 1 12.0107 # C 的原子量 mass…
- 对于一个原子体系，它的总能量是E1，将此晶体平分为完全相同的两部分后，形成两个表面（面积为A），此时体系…
- Lammps拥有多种输出命令进行宏观量输出，以下不属于宏观量输出命令的是( ) Adump命令 Bthermo命令 …
- 对于微正则系综，可以简写为( ) ANVE BNPT CNVT D以上都错
- 对“fix 1 all npt temp 1 2500 0.1 iso 0 0 1”命令，说法正确的是( ) A等…
- 采用分子动力学进行模拟时，为了消除表面效应或边界效应，经常采用的边界条件为( ) A流动边界 …
- 对于N个原子的完美体系，其平衡时总能量为E1，当这个体系中出现一个空位时，其平衡时总能量为E，则空位形…
- 在此命令中：thermo_style custom step temp pe press，其自定义的输出参数有( ) A温度 B系统总势能 …
- Lammps模拟结果精准与否和势函数选取有很大关系，下面关于势函数设置命令的表述，正确的是( ) Apair_…
- Ovito软件可以对分子动力学结果进行显示和分析，其功能包括( ) A显示原子结构图及演变 B根据某种原…
- 在Windows系统下，运行 Lammps实例所需要的文件为( ) ALammps的运行程序，lmp_serial.exe Brun.bat…
- 在正则系综(Canonical ensemble,NVT)中，体系中固定的参数是( ) A原子数 B压力 C体积 D温度…
- 单晶硅的熔点和沸点分别为( ) A950K B1683K C1553K D2628K
- 分子动力学法所涉及到的研究和应用领域，Lammps软件大多都可实现。( )…
- 使用者不能自行修改Lammps源代码。( )
- Lammps的运行结果包含两种：宏观量输出和原子结构等微观量输出。( )
- dump输出可被文本编辑器和可视化软件Ovito打开，文本中会储存用户自己定义的每个原子的微观参数输…
- change_box命令可以改变模拟盒子的体积、外形、边界条件。( )
- 空位是一种典型的点缺陷，造成晶体局部能量的升高，可以通过“空位形成能”表示其能量的变化。( )…
- 晶体中空位形成能越大，空位越难形成。( )
- 点缺陷不会导致晶格畸变。( )
- Tersoff势函数是对势的一种，目前常用来描述 Si、SiC、石墨、无定形碳、纳米碳管等微团簇、体缺陷…
- 在Lammps中，minimize是一个与速度无关的的命令，对应原子位置初始化，也就是说可以认为此命令只是通过…
- 在平衡态的系综理论中，由能量、体积和粒子数都固定的系统构成的统计系综称为微正则系综。( )…
第四章 有限元法在计算材料学中的实例
- 传统上，金属材料的增强机理包括_____、_____、_____、_____等。( ) A固溶强化 B弥散强化 C细晶强…
- 有限元法会将系统划分为______，网格节点统一编号，特别适用于_____，或边界任意形状的系统；所以有限元…
- 在有限元软件中，典型的操作步骤可以包括_____、____和_____。( ) A前处理 B求解计算 C后处理 D程…
- 有限元法可应用于任何微分方程所描述的各类物理场中，而不再要求这类物理场和泛函的极值问题有所联…
- 加权余量法可以获得微分方程真实解。( )
- 在加权余量法中，选择权重函数的方法有（ ） A配置法 B最小二乘法 C伽辽金法 D以上都对…
- 应用有限元法数值求解微分方程的步骤，顺序正确的是( ) ①输出结果；②对于节点变量求解矩阵方程…
- 对于精确解在求解区域变化很大的情况，通常采用分段连续的函数求解更加高效。( )…
- 如果增加子区间的数量就可以利用简单的分段线性函数的加和构造出复杂的函数作为试探解，这些子区间…
- nodes(1,3)代表的含义是( ) A第1单元第3节点的编号 B第3单元第1节点的编号 C第1单元第3坐标的编…
- 语句“A=sparse([0,2,5;2,7,1])”执行后，输出结果的最后一行是( ) A(2,1) 2 B(2,2) 7…
- 下面关于ANSYS中常用的 1D、2D、3D单元构建成标准单元库说法正确的是（ ） A1D单元定义了BEAM3和BEAM…
- 在本节的有限元法Matlab程序中，第一步是单元和节点数据的分配和输入，这些节点数据含义正确的是( ) …
- 在本节模拟SiC/Al基复合材料拉伸过程中的力学行为时，采用以下哪种单元进行计算( ) A杆单元 B实体…
- Al基体的泊松比为( ) A0.11 B0.22 C0.33 D0.44
- 应用ANSYS软件，可以对哪些问题进行分析( ) A电磁分析 B热分析 C结构分析 D流体分析…
- 在设置基体材料和颗粒材料的弹性属性时，需要确定的材料参数有( ) A弹性模量 B泊松比 C颗粒密度 D…
- 应用ANSYS软件的操作有两种模式：图形交互模式和命令流模式。( ) …
- 在ANSYS软件中，静力分析适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题，但是只可以进行线性分析。（ …
- ANSYS中APDL是____的缩写。
第五章 采用计算材料学方法优化设计颗粒复合体的实例
- 从广义上来讲，颗粒复合体中的颗粒和基体可以是( ) A不同的材料(颗粒增强金属基复合材料) B不同的…
- 对于颗粒复合体的强化机制，通常是通过微观力学强化模型进行描述和分析，下列方法可行的有( ) A细观…
- 一般来说，颗粒复合体材料的强化机理分为两种：增强颗粒强化基体的微观结构强化机理，粒子通过载荷传递…
- 对于颗粒复合体来说，粒子尺寸越小，粒子强度越高，增强效果越好，不需要进行显微组织设计。( ) …
- Eshelby等效夹杂方法核心是错配应变的概念，利用它来预测载荷传递，准确地计算出颗粒复合体中粒子的…
- Eshelby 模型属于细观力学中的数值模型。（ ）
- Eshelby 模型中基本方程为弹性力学方程。（ ）
- 相场法的本征方程是（ ） A扩散方程 B牛顿运动方程 C薛定谔方程 D朗道方程…
- 下面属于相场法优点的是( ) A可以表征出单个区域或晶粒的几何形状,区域或晶粒的空间分布 B可以用…
- 相场法通过求解Cahn-Hilliard方程中保守场变量来描述相变过程中成分的变化；通过求解Ginzburg-Land…
- 相是由成分差不大，晶格结构相同的物质组成。( )
- 相场法可应用于亚稳分解、凝固与枝晶长大、晶粒长大等研究。（ ）…
- 在多晶镁合金设计的应用中，“显微组织-宏观性能”的模拟可以通过下列哪些方法实现( ) A第一性原理…
- 结构材料的设计从“成分→工艺→组织→性能”，其中“工艺→组织”可以由相场法模拟实现，而“组织→…
- 相场法得到不同工艺下的GW83的晶粒组织照片，代入到有限元中，能够模拟出不同组织图对应的力学曲线，从…
