GPU 鞭策计较质料学研讨

 

计较质料学(Computational Materials Science)是近年来飞速开展的一门新兴穿插学科。它综合了凝集物理、质料物理学、实际化学、材料力学和工程力学、计算机算法等多个相干学科。学科旨在操纵当代高速计算机,模仿质料的各类物理化学性质,深化了解质料从微观到宏观多个标准的各种征象与特性,并关于质料的构造和物性停止实际预言,从而到达设想新材料的目标。

 

计较质料学次要包罗两个方面的内容:一方面是计较模仿,即从尝试数据动身,经由过程成立数学模型及数值计较,模仿实践历程;另一方面是质料的计算机设想,即间接经由过程实际模子和计较,猜测或设想质料构造与机能。前者使质料研讨不是停止在尝试成果和定性的会商上,而是使特定质料体系的尝试成果上升为普通的、定量的实际,后者则使质料的研讨与开辟更具方向性、前瞻性,有助于原始性立异,能够大大提高研讨服从。因而,计较质料学是连接质料学实际与尝试的桥梁。

 

今朝常用的计算方法包罗第一性道理重新计算法,份子动力学办法,蒙特卡洛办法,元胞自动机办法、相场法、几何拓扑模子办法、有限元分析等。

 

以GPU 为代表的高机能计较手艺有用提高了计算机的模仿才能,分离算法以及实际,在计算机虚拟情况下从纳观、微观、介观、宏观标准对质料停止多层次研讨,也能够模仿超高温、超高压等极度情况下的质料退役机能,模仿质料在退役条件下的机能演化纪律、生效机理,进而实现质料退役机能的改进和质料设想,有用削减了在优化质料和设想新工艺方面所必需停止的大量实验。质料模仿和质料制备工艺大幅进步,极大地增进了新产品的优化和开辟。