隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)模擬已經(jīng)成為研究材料和生物分子結(jié)構(gòu)與性能的重要手段。在現(xiàn)有的計(jì)算資源下,基于全原子的分子動(dòng)力學(xué)模擬的體系較小,時(shí)間尺度也有限。在既保證計(jì)算效率又保證模擬準(zhǔn)確性方面,多尺度模擬方法具有顯著優(yōu)勢(shì)。多尺度方法的關(guān)鍵在于不同尺度之間的銜接,因此必須建立一種跨越多個(gè)尺度的粗粒化模擬方法,研究物質(zhì)在不同尺度之間的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系。對(duì)于介觀尺度的混合系統(tǒng),由于存在邊界效應(yīng),其模擬計(jì)算比單一組分系統(tǒng)更加復(fù)雜,是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。本文創(chuàng)新性的提出了一種基于“準(zhǔn)化學(xué)鍵”的粗�；椒ǎ≦uasi-Bond Coarse-Grained,QBCG）,建立分子晶體材料的粗�；Ｐ�。首先將晶體分子粗�；癁槿舾蓚�(gè)“珠子”,珠子之間通過(guò)準(zhǔn)化學(xué)鍵進(jìn)行連接,形成晶體結(jié)構(gòu),使其能在極端高壓條件下保持晶體應(yīng)有的形態(tài)。然后利用層次多尺度方法獲得對(duì)應(yīng)晶體材料的粗�；�(chǎng);使用協(xié)同多尺度方法獲得具有不同粗�；直媛蕪�(fù)合物的混合粗�；�(chǎng)。使用上述的多尺度粗�；椒▽�(duì)含能材料TATB晶體、以TATB為基的高聚物粘結(jié)炸藥復(fù)合物（Polymer Bonded Explosive,PBX）進(jìn)行了多尺度模擬,得到... 

【文章來(lái)源】：重慶郵電大學(xué)重慶市

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

MARTINI力場(chǎng)的粗�；椒�

重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論6接下來(lái)就要對(duì)運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行積分，有很多不同的積分算法，其計(jì)算效率和結(jié)果也有所差異，其中最常用的是Verlet算法和“蛙跳”算法。Verlet算法的基本流程為：首先給定粒子t時(shí)刻的位置r和速度v，通過(guò)式(1.7)和式(1.8)計(jì)算得到n+1步的位置和速度。21()()()()2iiiirt+t=rt+vtt+att(1.7)1()()[())]2iiiivt+t=vt+at+a(t+tt(1.8)其中，ai為加速度，t為時(shí)間步。相比于其他算法，Verlet算法占用計(jì)算資源少，算法簡(jiǎn)便，但在迭代計(jì)算過(guò)程中容易損失精度，造成計(jì)算誤差。蛙跳算法是Verlet算法的一個(gè)變體，這種算法涉及半個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)的計(jì)算，即：1()()()2iiirt+t=rt+vt+tt(1.9)11()()()22iiivt+t=vtt+att(1.10)則t時(shí)刻的速度為：11[()()]22()2iiivttvttvt++=(1.11)蛙跳算法相比于Verlet算法有著較快的收斂速度，但缺點(diǎn)就是同步性較差。圖1.2為MD模擬的計(jì)算流程圖。圖1.2MD計(jì)算流程

重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論7力場(chǎng)是MD模擬的基礎(chǔ)，通過(guò)力場(chǎng)，可以準(zhǔn)確的計(jì)算出原子之間的成鍵、非成鍵相互作用，以及不同分子間的范德華相互作用。經(jīng)典全原子力場(chǎng)一般包括三部分，即原子類(lèi)型、勢(shì)函數(shù)和力場(chǎng)參數(shù)。力場(chǎng)使用的勢(shì)函數(shù)決定了力場(chǎng)參數(shù)，對(duì)于同一個(gè)模型，同樣的模擬設(shè)定，使用不同的力場(chǎng)所計(jì)算出的模擬結(jié)果也有所差異。在不同的領(lǐng)域中，有一些專(zhuān)用的力場(chǎng)，如在生物大分子模擬中，一般使用CHARMM、OPLS、AMBER、GROMOS力場(chǎng)，在材料模擬領(lǐng)域一般使用CFF、COMPASS、CVFF力常因此在模擬前，選擇合適的力場(chǎng)尤為重要。隨著計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展，MD已經(jīng)可以模擬數(shù)百萬(wàn)量級(jí)的粒子，但是可模擬的粒子數(shù)目不能無(wú)限增加，因此在MD模擬中，加入周期性邊界條件可以有效的解決上述問(wèn)題。在MD模擬時(shí)，會(huì)提前定義一個(gè)邊長(zhǎng)分別為x、y、z的立方體盒子，所有的粒子都會(huì)放入該盒子中，盒子中的粒子數(shù)目不變。如圖1.3，在模擬過(guò)程中，有些粒子受力后會(huì)向盒子的邊界移動(dòng)，當(dāng)某個(gè)方向設(shè)置為周期性邊界后，粒子會(huì)穿越該方向的邊界，再?gòu)钠浞捶较蛑匦逻M(jìn)入模擬盒子。當(dāng)三個(gè)方向都設(shè)置為周期性邊界條件時(shí)，這個(gè)盒子就類(lèi)似于一個(gè)無(wú)限大的體系。圖1.3MD周期性邊界示意圖當(dāng)然，粒子穿越周期性邊界后，為了正確地計(jì)算該體系的受力情況，模擬程序會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)幽靈粒子(Ghost-atom)。如圖1.3，當(dāng)需要計(jì)算深綠色和淺綠色粒子


本文編號(hào)：2990147