隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,計算機模擬已經(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)有的計算資源下,基于全原子的分子動力學(xué)模擬的體系較小,時間尺度也有限。在既保證計算效率又保證模擬準確性方面,多尺度模擬方法具有顯著優(yōu)勢。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尺度的粗�；M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。對于介觀尺度的混合系統(tǒng),由于存在邊界效應(yīng),其模擬計算比單一組分系統(tǒng)更加復(fù)雜,是當(dāng)前研究的熱點之一。本文創(chuàng)新性的提出了一種基于“準化學(xué)鍵”的粗�；椒ǎ≦uasi-Bond Coarse-Grained,QBCG）,建立分子晶體材料的粗�；Ｐ汀Ｊ紫葘⒕w分子粗�；癁槿舾蓚�“珠子”,珠子之間通過準化學(xué)鍵進行連接,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應(yīng)晶體材料的粗粒化力場;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�；�。使用上述的多尺度粗粒化方法對含能材料TATB晶體、以TATB為基的高聚物粘結(jié)炸藥復(fù)合物（Polymer Bonded Explosive,PBX）進行了多尺度模擬,得到... 

【文章來源】：重慶郵電大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

MARTINI力場的粗粒化方法

重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論6接下來就要對運動方程進行積分，有很多不同的積分算法，其計算效率和結(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時刻的位置r和速度v，通過式(1.7)和式(1.8)計算得到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為時間步。相比于其他算法，Verlet算法占用計算資源少，算法簡便，但在迭代計算過程中容易損失精度，造成計算誤差。蛙跳算法是Verlet算法的一個變體，這種算法涉及半個時間步長的計算，即：1()()()2iiirt+t=rt+vt+tt(1.9)11()()()22iiivt+t=vtt+att(1.10)則t時刻的速度為：11[()()]22()2iiivttvttvt++=(1.11)蛙跳算法相比于Verlet算法有著較快的收斂速度，但缺點就是同步性較差。圖1.2為MD模擬的計算流程圖。圖1.2MD計算流程

重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論7力場是MD模擬的基礎(chǔ)，通過力場，可以準確的計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)典全原子力場一般包括三部分，即原子類型、勢函數(shù)和力場參數(shù)。力場使用的勢函數(shù)決定了力場參數(shù)，對于同一個模型，同樣的模擬設(shè)定，使用不同的力場所計算出的模擬結(jié)果也有所差異。在不同的領(lǐng)域中，有一些專用的力場，如在生物大分子模擬中，一般使用CHARMM、OPLS、AMBER、GROMOS力場，在材料模擬領(lǐng)域一般使用CFF、COMPASS、CVFF力常因此在模擬前，選擇合適的力場尤為重要。隨著計算機硬件的發(fā)展，MD已經(jīng)可以模擬數(shù)百萬量級的粒子，但是可模擬的粒子數(shù)目不能無限增加，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題。在MD模擬時，會提前定義一個邊長分別為x、y、z的立方體盒子，所有的粒子都會放入該盒子中，盒子中的粒子數(shù)目不變。如圖1.3，在模擬過程中，有些粒子受力后會向盒子的邊界移動，當(dāng)某個方向設(shè)置為周期性邊界后，粒子會穿越該方向的邊界，再從其反方向重新進入模擬盒子。當(dāng)三個方向都設(shè)置為周期性邊界條件時，這個盒子就類似于一個無限大的體系。圖1.3MD周期性邊界示意圖當(dāng)然，粒子穿越周期性邊界后，為了正確地計算該體系的受力情況，模擬程序會自動生成一個幽靈粒子(Ghost-atom)。如圖1.3，當(dāng)需要計算深綠色和淺綠色粒子


本文編號：2990147