[發明專利]一種基于分子動力學模擬的瀝青老化機理分析方法

在審

• 申請號: 202010919911.X
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112034064A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 顧興宇;胡棟梁;崔冰彥;周洲
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;G01N21/35;G01N33/42;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

1.一種基于分子動力學模擬的瀝青老化機理分析方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1)將瀝青分離成瀝青質、膠質、芳香分和飽和分4種組分后，對每種組分進行凝膠色譜試驗、傅里葉紅外光譜試驗和元素分析試驗，測定所述瀝青各組分的相對分子質量、官能團分布和元素組成，根據測得的信息構建瀝青各組分的代表性分子；

步驟2)采用開源軟件LAMMPS，將所述瀝青各組分的代表性分子分別與氧氣分子混合，并構建成一個具有周期性邊界條件的立方體盒子，作為所述瀝青各組分的老化反應體系；

步驟3)采用基于ReaxFF反應力場的分子動力學模擬方法，利用LAMMPS軟件對所述瀝青各組分的老化反應體系進行老化反應模擬，將結果存儲于dump文件中；

步驟4)采用開源軟件VMD對所述dump文件進行可視化表達，識別并繪制瀝青各組分代表性分子的分子結構變化圖，從而分析瀝青老化過程中產生的最終產物、自由基中間產物和自由基鏈反應，從原子尺度探究瀝青的老化機理。

2.根據權利要求1所述的一種基于分子動力學模擬的瀝青老化機理分析方法，其特征在于，步驟2)所述氧氣分子的基準數量設定為將所述瀝青各組分的老化反應體系中的代表性分子完全氧化所需的氧氣分子數量，老化反應體系的基準密度設定為0.1g/cm³，實際模擬采用的氧氣分子數量和密度可根據老化反應的速度需求進行增減。

3.根據權利要求1所述的一種基于分子動力學模擬的瀝青老化機理分析方法，其特征在于，步驟3)所述老化反應模擬的具體過程如下：首先對所述瀝青各組分的老化反應體系進行能量最小化，隨后在453K溫度下進行NVT動力學平衡，最后在1200K溫度下進行NVT動力學反應；該過程中采用LAMMPS軟件的dump命令讀取老化反應體系內分子構型數據，將結果存儲于dump文件中。

4.根據權利要求3所述的一種基于分子動力學模擬的瀝青老化機理分析方法，其特征在于，所述采用LAMMPS軟件的dump命令讀取老化反應體系內分子構型數據，讀取頻率為1次/ps。

5.根據權利要求1所述的一種基于分子動力學模擬的瀝青老化機理分析方法，其特征在于，步驟3)所述ReaxFF反應力場的力場參數根據量子計算進行確定，或采用已公開的且適用的力場參數。