本书是作者基于多年教学与科研实践经验编写而成的，主要针对金属材料体系，以一个基本功能齐全的分子动力学程序为脉络，讲解其中涉及的各项理论知识、实现算法以及相应的语言代码。全书主要内容分为七章：理想晶体计算模型的构建、含缺陷晶体计算模型的构建、原子间作用势与总势能的计算、结构弛豫与能量最小化、动力学过程模拟：分子动力学方法、动力学过程模拟：蒙特卡洛方法和原子尺度模拟程序的综合应用示例。本书知识体系相对基础，内容严谨、充分，有助于材料计算方面零基础的读者快速入门，并尽快掌握关键理论知识。
本书可以作为计算材料相关专业的入门教材，也可用于自学计算物理。对于需要将计算物理作为工具的科研人员，本书也是一本很有价值的参考书。
- 前辅文
- 绪论 关于本书程序
- 0.1 安装C语言开发环境并运行Hello World程序
- 0.2 程序基本结构
- 0.3 如何使用本书程序
- 第一章 理想晶体计算模型的构建
- 1.1 约化坐标与理想晶体模型的构建
- 1.2 约化坐标与直角坐标的变换
- 第二章 含缺陷晶体计算模型的构建
- 2.1 边界条件的设置
- 2.2 含缺陷晶体计算模型的构建
- 第三章 原子间作用势与总势能的计算
- 3.1 原子间作用势
- 3.2 伦纳德琼斯势
- 3.3 嵌入原子势
- 3.4 机器学习方法：深度神经网络势函数简介
- 3.5 第一原理方法简介：密度泛函理论与赝势
- 3.6 构建邻域列表优化算法
- 第四章 结构弛豫与能量最小化
- 4.1 势能面与结构弛豫
- 4.2 二次型函数极值问题
- 4.3 最速下降法
- 4.4 共轭梯度法
- 4.5 原子体系中非二次型势函数极小值点搜索
- 第五章 动力学过程模拟：分子动力学方法
- 5.1 原子体系动力学过程及数值方法实现
- 5.2 系统初始状态设置
- 5.3 求解牛顿运动方程
- 5.4 温度与压强的计算
- 5.5 温度与压强控制
- 第六章 动力学过程模拟：蒙特卡洛方法
- 6.1 热力学平均值与系统状态概率分布
- 6.2 蒙特卡洛抽样
- 6.3 动力学蒙特卡洛方法
- 第七章 原子尺度模拟程序的综合应用示例
- 7.1 氖气体的范德瓦耳斯物态方程验证
- 7.2 金属钨的弹性常量计算
- 7.3 钨中空位与自间隙子的复合过程模拟
- 参考文献
