[發明專利]各向異性單晶材料分子動力學模型建立方法

在審

• 申請號: 202111675163.6
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114065553A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 姜峰;林佳明;徐西鵬;吳躍勤;田子歌;胡中偉
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

本發明公開了各向異性單晶材料分子動力學模型建立方法，包括：獲取各向異性單晶材料的晶體結構數據文獻，數據文獻包括晶體的空間群代號及晶胞參數；分析該晶體結構的周期性；確定該單晶材料分子動力學模型的模擬參數；根據分子動力學模擬的邊界條件以及晶胞的周期性，確定模型的邊界參數值；通過LAMMPS軟件建立該各項異性的單晶材料的分子動力學模型。它能產生如下技術效果：能準確獲得穩定的分子動力學仿真模型，為擴大分子動力學仿真技術的應用面提供了可靠的建模方法，對分子動力學在各向異性材料的研究應用上具有重要意義，仿真效果好，準確率高。

技術領域

本發明涉及分子模擬方法技術領域，尤其涉及各向異性單晶材料分子動力學模型建立方法。

背景技術

分子動力學模擬技術具有節約成本、可重復性好等優點，因此已被廣泛應用于材料的表面特性、納米力學性能、材料相變等問題的研究，在科學研究領域有著廣泛且重要的應用前景。各向異性材料由于具有特殊的晶體結構，在分子動力學模擬中很難獲得穩定的結構模型，因此解決各項異性單晶材料的分子動力學建模問題，對分子動力學在各向異性材料的研究應用上具有重要意義。

發明內容

本發明提供了各向異性單晶材料分子動力學模型建立方法，其克服了背景技術中所存在的不足。

本發明解決其技術問題的所采用的技術方案是：各向異性單晶材料分子動力學模型建立方法，包括：

第一步，獲取各向異性單晶材料的晶體結構的空間群代號及晶胞參數；

第二步，分析該晶體結構的周期性；

第三步，確定該單晶材料分子動力學模型的模擬參數；

第四步，根據分子動力學模擬的邊界條件以及晶胞的周期性，確定模型的邊界參數值；

第五步，依據邊界參數值建立該各項異性的單晶材料的分子動力學模型。

一實施例之中：第二步中，分析晶體結構的周期性是指：根據晶體結構特點，確定其在某個晶體學方向上的周期性特征以獲X_模型。

一實施例之中：第三步中，確定該單晶材料分子動力學模型的模擬參數，模擬參數包括模型三維尺寸、邊界條件和粒子類型。

一實施例之中：第四步中，確定邊界參數值是指，根據模擬的邊界條件和晶格的周期性特征確定模擬體系的三維邊界坐標，該邊界條件分為固定邊界條件、自由邊界條件和周期性邊界條件；

當邊界條件為固定邊界條件和自由邊界條件時，在保持模型邊界處于周期性的前提下，體系邊界大小X_體系與模型邊界大小X_模型關系為：X_體系≥X_模型；

當邊界條件為周期性邊界條件時，在保持模型邊界處于周期性的前提下，體系邊界X_模型與模型邊界X_模型的大小應該相差一個單位的晶面間距a，體系的邊界參數值X_體系應為：X_體系＝X_模型+a。

一實施例之中：晶胞參數包括晶格常數和晶格點陣參數。

一實施例之中：各向異性單晶材料分子為單晶氧化鋁；

第一步中，獲取單晶氧化鋁的空間群代號為167：晶胞參數為α＝β＝90°，γ＝120°；

第二步中，在x[10-10]上周期性為每6列原子為一個周期，長度為晶面距a_x為在y[-12-10]晶向上同樣為每6列原子為一個周期，長度為晶面距a_y為在z[0001]晶向上每18列原子為一個周期，長度為晶面距a_z為