[发明专利]一种研磨液颗粒特性的耗散粒子动力学模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工研磨技术领域，具体涉及一种研磨液颗粒特性的耗散粒子动力 学模拟方法。

背景技术

目前进行耗散粒子动力学方法的软件包括：Gromacs-DPD、FLUIDIX、Materials Studio、CULGI、DL-MESO、GPIUTMD、LAMMPS等，在粒子粗粒化后进行模拟分析 中选择较多的是MaterialsStudio(MS)软件，它是美国Accelrys公司开发的一款为科 学界解决材料微观分子、原子的软件，通常用于解决化工、材料力学问题，它能够建立 立体分子模型进而对其进行模型优化，同时结合了量子力学、蒙特卡罗和耗散粒子动力 学等模拟计算思想和方法，可通过简单模拟分析分子微观结构，预测分子材料宏观性质。

MS界面采用Microsoft界面，其对模块化高度集成，通常使用者可利用各模块进行 设置、运行和分析模型参数，通过分析测试计算结果。它通过使用不同模拟计算方法， 进而对不同体系进行研究。常用MS软件模块如表1所示。

表1MS软件常用模块简介

碳化硅磨粒，俗称金刚砂，是纯的无色晶体，密度为3.06-3.25之间，硬度很大， 莫氏9.5度，因此常用于流体加工中的粘性磨料，能有效去除小孔周边毛刺，使圆角呈 圆弧状，对工件内壁表面达到抛光效果，加工效果显著。

耗散粒子动力学是在介观尺度内的一种模拟方法，根据其理论分析，选用常用的三 种磨粒：碳化硅、三氧化二铝、氮化硼磨粒，首先通过建立晶胞团簇模型，进而对模型 仿真分析，通过分析其温度、压力等方面的数值，进而选取出较合理的模型进行下一步 的仿真及实验研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种研磨液颗粒特性的耗散粒子动力学模拟方法，以便更好 地改善研磨液颗粒特性的耗散粒子动力学模拟效果，方便根据需要使用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种研磨液颗粒特性的耗散粒子动力学模拟方法，具体步骤如下：

(1)建立初始结构：运行MaterialStudio(MS)软件，，新建一个Project命名 为晶胞；打开新的文档；工具栏选择SketchAtom工具绘制一个晶胞，点击Clean工具 修正得到合理的几何构像；选择菜单栏Modules上的AmorphousCell，在下列列表中选 取Construction，打开AmorphousCellConstruction对话框；点击Add将碳化硅原子 添加到体系中，单价Constituentmolecules栏中Number下的数字，设为100，温度选 择为295K，Celltype选Periodiccell，其密度设置为3.22；设置完成后，得到碳化 硅晶胞团簇模型；

(2)优化体系：得到其碳化硅粒子模型后，通过选用Discover模块中的Minimizer 对其进行优化，打开DiscoverMinimizer对话框相关设置，然后点击Minimize按钮开 始优化；优化结束之后，会在ProjectExplorer中创建新目录Sketch1DiscoMin， 当任务完成之后，最小化的结构会被存放在这个新目录之下；

(3)耗散粒子动力学仿真模拟设置：通过以上模型建立及优化，进行DPD模拟分 析；选取DPDCalculation对话框，在Setup设置栏下选取运行模拟步数20000步，时 间步长为0.05，模拟时长为1000；在Outputperiods中设置Frameevery为1000步 长，Coordinatesevery为1frames以及Restartfileevery为10000步；通过以上 模型建立进行无量纲化计算，采用DPD模拟方法，使系统达到平衡态，因传统DPD方法 中保守力权函数具有排斥性，故当颗粒达到平衡态后，粒子均匀分布在整个区域，应用 保守力势函数及改进的积分算法，当经验系数为λ＝0.65继续展开DPD模拟；