本书主要介绍计算材料学中比较常用的微观尺度模拟方法的基本理论,深入讨论各种模拟方法的数值化实现、数值算法的收敛性及稳定性等,综述近年来计算材料学 外 研究成果。本书共八章。第1章介绍必要的数学基础,包括线性代数、插值与拟合、优化算法、数值积分及群论等方面内容。第2章介绍量子力学、晶体点群及固体理论基础。第3章介绍 性原理,主要包括HartreeFock方法和密度泛函理论,同时详细讨论了如何利用平面波赝势方法求解体系总能和本征波函数,并简要介绍了近年来发展比较迅速的准粒子近似和激发态算法。第4章介绍VASP计算模拟实例,包括VASP程序、小分子气体能量计算等内容。第5章介绍紧束缚方法,重点推导了SlaterKoster双中心近似下哈密顿矩阵元的普遍表达式、原子受力的计算方法,以及紧束缚模型自洽化的方法。第6章介绍分子动力学方法,包括原子经验势的种类、微正则系综下分子动力学的实现算法,同时详细讨论了微正则系综向正则系综的变换,以及近年来发展起来的 性原理分子动力学的理论基础。第7章介绍LAMMPS分子动力学实例,包括LAMMPS程序、惰性气体的扩散运动与平衡速率分布等内容。第8章介绍蒙特卡罗方法,包括随机数采样策略及不同系综下的蒙特卡罗算法, 以及连接微观与宏观现象的动力学蒙特卡罗方法。附录对正文中涉及的若干数学算法进行了详细讨论。本书可作为材料专业、物理专业、化学专业及相关专业高年级本科生及研究生的教材或高校教师的参考书,也可作为从事计算材料学研究的科技工作者的参考资料。