| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第12-19页 |
| 1.1 研究背景和意义 | 第12-13页 |
| 1.2 材料基因数据工程国内外研究现状 | 第13-17页 |
| 1.2.1 材料计算的研究方向与基因数据库的初探 | 第14-15页 |
| 1.2.2 先进材料设计计划 | 第15页 |
| 1.2.3 材料高通量计算系统与数据性能测试系统 | 第15-17页 |
| 1.3 本文的主要研究内容 | 第17-18页 |
| 1.4 论文的组织结构 | 第18-19页 |
| 第2章 基本理论与计算方法 | 第19-31页 |
| 2.1 第一性原理计算理论基础 | 第19-21页 |
| 2.1.1 多粒子系统的哈密顿量计算模型 | 第19页 |
| 2.1.2 玻恩-奥本海默近似（也称绝热近似）模型 | 第19-20页 |
| 2.1.3 轨道近似（也称单粒子近似）模型 | 第20-21页 |
| 2.2 密度泛函理论（DFT） | 第21-28页 |
| 2.2.1 Thomas-Fermi及其相关模型 | 第21-23页 |
| 2.2.2 Hohenberg-Kohn多体理论计算 | 第23页 |
| 2.2.3 Kohn-Sham有效单体理论计算 | 第23-24页 |
| 2.2.4 交换相关能量泛函动态管理 | 第24页 |
| 2.2.5 局域密度近似（LDA）算法 | 第24-26页 |
| 2.2.6 广义梯度（GGA）近似算法 | 第26-27页 |
| 2.2.7 赝势平面波算法 | 第27-28页 |
| 2.3 高通量计算筛选材料基因组合 | 第28-30页 |
| 2.4 本章小结 | 第30-31页 |
| 第3章 第一性原理高通量计算框架设计与分析 | 第31-51页 |
| 3.1 引言 | 第31页 |
| 3.2 计算框架设计原则 | 第31-32页 |
| 3.3 计算框架设计与实现 | 第32-38页 |
| 3.3.1 计算工具分析 | 第32页 |
| 3.3.2 计算框架功能设计 | 第32-33页 |
| 3.3.3 计算处理流程 | 第33-34页 |
| 3.3.4 晶体结构筛选算法 | 第34-35页 |
| 3.3.5 空位结构优化算法 | 第35-36页 |
| 3.3.6 机械性能的高通量计算算法 | 第36-38页 |
| 3.4 计算运行结果 | 第38-48页 |
| 3.4.1 晶体结构特性数据分析 | 第38-40页 |
| 3.4.2 空位结构优化后的变化趋势 | 第40-44页 |
| 3.4.3 高通量计算能带结构的变化 | 第44-45页 |
| 3.4.4 高通量计算电子密度轨道分解 | 第45-47页 |
| 3.4.5 机械性能的高通量计算结果 | 第47-48页 |
| 3.5 计算系统性能分析 | 第48-50页 |
| 3.5.1 高通量性能分析 | 第48页 |
| 3.5.2 可拓展性分析 | 第48-49页 |
| 3.5.3 计算效率分析 | 第49-50页 |
| 3.6 本章小结 | 第50-51页 |
| 第4章 三元锂系化合物基因组计算方法研究 | 第51-74页 |
| 4.1 引言 | 第51页 |
| 4.2 材料基因组计算与数据挖掘模式的结合 | 第51-53页 |
| 4.2.1 材料基因组计算数据挖掘模式的建立 | 第51-52页 |
| 4.2.2 第一原理计算与数据建模的结合 | 第52-53页 |
| 4.2.3 材料基因组计算模块 | 第53页 |
| 4.3 材料基因组计算相关操作与讨论 | 第53-59页 |
| 4.3.1 基因组的计算框架 | 第53-54页 |
| 4.3.2 模型中数据预处理 | 第54页 |
| 4.3.3 回归测试与降维简化 | 第54页 |
| 4.3.4 关键集合的自变量筛选 | 第54-55页 |
| 4.3.5 晶体局域轨道法计算设计 | 第55-56页 |
| 4.3.6 哈密顿量优化算法 | 第56-57页 |
| 4.3.7 基因特征等价转化算法 | 第57-58页 |
| 4.3.8 机械性能能力分析计算流程 | 第58-59页 |
| 4.4 测试用例分析 | 第59-71页 |
| 4.4.1 晶体结构数据筛选结果 | 第59-62页 |
| 4.4.2 原子结构基因转化计算 | 第62-64页 |
| 4.4.3 弹性各向异性指数计算 | 第64-66页 |
| 4.4.4 弹性性质多维投影运行结果 | 第66-68页 |
| 4.4.5 电子结构模型分析 | 第68-70页 |
| 4.4.6 晶体轨道哈密顿布居数(COHP)分析 | 第70-71页 |
| 4.5 计算试验性能测试与分析 | 第71-72页 |
| 4.5.1 计算性能分析 | 第71-72页 |
| 4.5.2 计算效率测试 | 第72页 |
| 4.6 本章小结 | 第72-74页 |
| 第5章 材料基因结构优化算法研究 | 第74-94页 |
| 5.1 引言 | 第74页 |
| 5.2 问题分析 | 第74-75页 |
| 5.3 计算条件 | 第75页 |
| 5.4 原子结构优化算法 | 第75-83页 |
| 5.4.1 原子结构优化算法 | 第75-76页 |
| 5.4.2 测试与分析 | 第76-81页 |
| 5.4.3 马利肯重叠布居数 | 第81-83页 |
| 5.5 电子结构转化算法 | 第83-89页 |
| 5.5.1 电子结构转化算法 | 第83-85页 |
| 5.5.2 电子结构数据分析 | 第85-87页 |
| 5.5.3 电荷密度分布 | 第87-88页 |
| 5.5.4 运行结果视图 | 第88-89页 |
| 5.6 弹性性能算法设计 | 第89-91页 |
| 5.6.1 弹性性能算法推导 | 第89页 |
| 5.6.2 性能参数分析 | 第89-91页 |
| 5.7 算法测试分析与讨论 | 第91-92页 |
| 5.7.1 算法效率分析 | 第91-92页 |
| 5.7.2 算法收敛分析 | 第92页 |
| 5.8 本章小结 | 第92-94页 |
| 结论 | 第94-96页 |
| 参考文献 | 第96-106页 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 | 第106-107页 |
| 致谢 | 第107页 |