石英玻璃热膨胀性能的高温分子动力学研究

采用基于第一性原理的COMPASS力场对石英玻璃的热膨胀性能作了分子动力学研究。结果分析表明Si-O键长与Si-O-Si键角是导致结构随温度变化的主要因素，两者的变化趋势和变化速率决定了材料热膨胀的不规则性。此外，还根据四面体体积随温度的变化粗略估算了四面体间隙的变化，对负热膨胀现象做了进一步讨论。     

NiAl表面能的分子动力学计算

利用嵌入原子类型的势函数，通过分子动力学方法计算了Ｂ２结构标准化计量比ＮｉＡｌ合金的四个低指数晶面在６种温度时的表面能。计算结果表明，表面能随温度的升高呈增加趋势；最密排面的表面能最低；一些表面在高温下发生了重构或成分偏析等表面反应，用类似方法计算了ｆｃｃ结构Ｎｉ的表面能，计算结果与已知实验研究基本一致。     

纳米压痕形变过程的分子动力学模拟

根据EAM多体势，利用分子动力学方法模拟了Ni压头压入Al基体的纳米压痕全过程．包括压头接近和离开基体时的原子组态；压入和上升时的载荷一位移曲线以及位错的发射和形变带的产生和变化；同时模拟了纳米尺度的应力弛豫行为．结果表明，当压头尚未接触基体时就能吸引基体原子，通过缩颈而互相连接．当压入应力Ts为1．9MPa时，基体Al开始发射位错；当分切应力Td=6．4MPa时，出现形变带．压头上升过程出现反向的拉应力，使基体反向屈服，在卸载过程中基体残留位错的组态不断改变．当压头上升离开基体后能拉着基体通过缩颈而相连，当压头和基体分离后仍粘有基体原子．在纳米尺度也存在应力弛豫现象，其原因是热激活引起的位错发射和运动．     

压痕过程中非晶Cu形变诱导晶化行为的原子模拟

采用Mishin镶嵌原子势,通过分子动力学方法模拟了非晶Cu在压痕作用下的形变诱导晶化行为,考察了压痕过程中能量、应力与微观结构演化的关系.局部塑性变形区域出现微小晶核,随着变形的增加,晶核不断生长与合并,局部塑性变形是导致非晶晶化的根本原因最终生成的晶粒具有面心立方结构,其(111)密排面平行于剪切面.非晶相中的纳米晶粒能提高非晶材料的刚度.     

基于计算缓存方法的分子动力学程序性能优化

分子动力学数值模拟程序在现代高性能计算机上的计算效率往往很低,只能发挥系统峰值性能的几个百分点。本文对并行分子动力学程序PMD3D在联想深腾6800超级计算机上进行性能优化。通过性能分析,我们发现粒子相互作用力计算中相互关联的浮点运算严重影响了处理器的指令级并行效率,为此我们应用计算缓存的方法,将大量不规则的浮点计算进行缓存,达到一定规模后再进行向量化计算。这样使得单机性能在优化后提升4倍多,达到处理器峰值性能5.2GFlops的32.3%。最后,在深腾6800的64个节点的256个CPU上进行了并行性能测试,达到峰值运算性能1.3万亿次的27%。     

双酚A型聚碳酸酯快速拉伸过程的分子动力学模拟

本文采用用分子动力学方法研究了双酚A型聚碳酸酯的快速拉伸过程.采用COMPASS力场和NPT系综研究了应力应/变关系、能量/应变关系等.应力-应变曲线的研究结果显示,前"屈服点"和后"屈服点"分别为0.14和0.17,应变≤0.05为"弹性区域".0.14<ε_(xx)<1.05的区域为"塑性区域",ε_(xx)>1.05属于"硬化"区.能量-应力关系的研究结果显示,在应力-应变呈线性关系的"弹性区域",体系的总势能及各势能分量随应变增大发生不规则的波动.为了从能量的角度解释PBC-PC在外部拉伸条件下的应变情况,本文还研究了体系总能量与各能量分项,与应变的关系,对链结构与能量分项的关系进行了讨论.     

真空条件下辅酶Q_(10)的β-环糊精包合物的动力学模拟

首先通过分子力学法,确定辅酶Q10(CoQ10)的7个β-环糊精(β-CD)包合物(CoQ10-7-β-CDs)的最稳定优势构型.并进一步用分子动力学法模拟真空状态,一定时间内包合物的动态结构,并统计分析CoQ10包合前后结构的变化对性质的影响.结果表明CoQ10分子可以通过范德华力、库仑作用和氢键一起作用于β-CD分子形成1:7的稳定的D型包合结构.包合后,CoQ10分子的C=O双键和醌环上的C=C双键增长,侧链上的C=C双键缩短,其活性部位的抗氧化能力增大,而分子骨架的稳定性增强.     

分子动力学方法模拟不同温度和pH值下水蛭素的动力学特性以及结构分析

水蛭素是高效稳定的抗凝血分子.本文模拟了水蛭素在不同温度和pH条件下的分子动力学性质,获得水蛭素的活性,稳定性和其构象的关系.表明在高温和高pH的条件下,水蛭素的结构发生巨大变化;水蛭素的动力学性质(RMSD,RMSFand Rg)和晶体结构大不相同.因此得出结论:由于在静电相互作用诱导下,水蛭素构象发生变化,导致水蛭素在高温高pH下失活.     

基于分子模拟方法选择推进剂键合剂的研究

为从界面吸附以探讨含有奥克托金(HMX)和铝粉的固体推进剂的键合剂,采用Material Studio软件Discover模块和COMPASS力场,在不同温度条件下,分别模拟常用的三(-2甲基氮丙啶-1)氧化磷(MAPO)和三乙醇胺(TEA)键合剂在HMX晶体表面和铝粉(Al2O3)表面的吸附后发现:(1)MAPO和TEA在Al2O3表面的吸附能远大于在HMX晶体表面的吸附能;(2)TEA对HMX晶体表面的吸附能高于MAPO,可以判定在该体系下TEA作为HMX键合剂效果优于MAPO,数值模拟结果同实验摹本吻合;(3)数值模拟结果表明,随着温度升高,界面吸附能力先增后减.     

TGDDM/DDS交联环氧树脂的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟方法研究了环氧树脂4,4’-二氨基二苯甲烷四缩水甘油醚(TGDDM)与固化剂4,4’-二氨基二苯砜(DDS)交联过程中结构与能量的变化情况,预测了交联环氧树脂的玻璃化转变温度(Tg)、体积热膨胀系数和力学性能。研究结果表明,交联反应使得TGDDM/DDS体系密度增大,结构堆积更加紧密,范德华力和静电作用力增大,总能量减小,反应过程放热,通过温度-比体积曲线得到了交联体系的Tg约为527.9K,与实验值538.9K较为吻合,交联显著增强了材料的力学性能,而高温环境会引起树脂力学性能的下降,通过径向分布函数g(r)揭示了温度对交联环氧树脂结构的影响规律。