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Phase-field methods in material science and engineering翻译

已有 6872 次阅读 2014-11-1 16:34 |个人分类:专业学习|系统分类:科研笔记| 翻译, 外文书籍

Nikolas Provatas和Ken Elder的《Phase-field methods in material science and engineering》是相场模拟领域的第一本且目前唯一一本系统性的书籍。

虽然有这本书,但是一直没看。计划从这一周开始,每周翻译一部分。

这一周先翻译前言Preface。

不过话说不会有版权问题吧???

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前言

写作本书的想法来源于2002年至2005年间在麦克马斯特大学举办的系列研讨会,期间邀请几十位学者和学生(称作加拿大计算材料学组织,CNCMS)来讨论他们的研究及对于未来计算材料学的看法。会议中一个关心的重点是在相场模拟方法的标准教学中存在的代沟问题。事实上,相场方法不同于其他领域的应用物理和材料理论科学,它缺乏一些易读的书籍可以让学生们短期内就掌握这个课题的细节。经过一番考虑过后,我们决定写一个关于相场模拟的介绍性文章来贡献我们的一份力量。

这本书的目的是为材料科学学科的学生提供一个关于相场模拟的研究生水平的介绍来帮助他们更深地理解这个理论的物理意义。本书从凝聚态物理的基本原理开始,来为后续的相场方法做铺垫。然后应用这种方法模拟不同种类的非平衡相变过程,此法也被用作材料科学的微观组织演化中的经典方法。这里用充足的篇幅展现了不同的相场模型,可以使学生们模仿并重做所有的介绍。此书也包含了一些基本的数值方法,同时随书赠送一张包含Fortran代码的CD,学生们可以将它用作模板来练习和开发自己的相场代码。此书假定读者拥有标准热力学和相变的大学水平的知识。大多数冗长的数学推导和数值细节从书中摘录出来,放入附录中,这些可以作为参考。

需要特别指出的是,本书无意对相场模拟这些年来所有工作做一个详尽的描述。有大量的综述文章做了这件事,本书也引用了一些这方面的工作。取而代之的是,我们着眼于我们认为一些文献中忽略的一些东西:比如在推导和分析不同相场模型时隐含的一些细节以及它们的数值计算过程。我们发现这些正是想学习相场模拟的新同学们在开始他们的研究时渴求的一些东西。因此,本书想成为一种相场模拟的仿制品(dummy),在主题数目有所限定的情况下,尽可能覆盖很多的细节。

书的章节的整体组织如下。书的前半部分首先从建立相场唯象学入手,从相变的平均场理论的基本起源到在实际的计算材料科学与工程中广泛使用的基本相场模型的形式。相场理论应用于多个实例中,尤其是凝固和固态相变过程。其中有一个附录说明了将相场模型映射到特定明锐界面极限这一重要问题。本书的最后两章描述了由相场模型引申出的更加复杂体系的晶体相场模型的发展。可以扩展传统相场模型,从而在传统的相变动力学中加入弹塑性效应。我们将会发现这些模型同时混合了传统相场模型和原子级动力学计算。从经典密度泛函理论推导出的晶体相场模型可以应用在不同种类的包含弹塑性效应的相变现象中。需要注意的是,本书的某些章节标记为可选。这些章节在初次阅读本书时可以略过,同时不损失本书的主要内容,其也不是学习相场模型基本理论的最短路径中的一部分。

写作本书包含了很多人的有意义的帮助。感谢麦克马斯特大学材料科学与工程系在2009年秋季修习MATLS 791的所有研究生同学。特别感谢他们在编辑和修正本书第一版中的帮助。我(Nikolas Provatas)感谢我的妻子Photini和儿子SpiroAristotle在本书写作过程中的爱和耐心;将科学作为谋生方式是快乐的,但是他们的爱是生活真实所在。我也感谢提供给我的星巴克咖啡,这些花费了大量定价过高的苦咖啡,使我从一所现代大学的世俗的环境中逃离几个小时,从而和其他合作者讨论政治及平静地写作本书。我也感谢芬兰技术研究中心(VTT)和赫尔辛基理工大学在我2009年休假期间的招待,同时报销了我去赫尔辛基的几次旅程的花费。在那里我与一些很棒的同事工作,同时写作本书。

在付印时,本书很可能包含错误和疏忽。我们很高兴能收到读者关于错误或疏忽的反馈。请直接联系我们provata@mcmaster.caelder@oakland.edu

我(Ken Elder)感谢我的妻子Nancy,女儿Kate和我的父母FayStan在这些年及本书写作期间的大量的支持。除此之外,感谢Tapio Ala-NIssila和赫尔辛基理工大学(现在的阿尔托大学)给我机会来将一些关于相场和晶体相场模拟的课程。这些课程的一些资料可以在本书中找到。

NikolasProvatas

KenElder




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