[发明专利]一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法

权利要求书

1.一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法，其特征在于模型构建、势函数选取、仿真参数设置以及压痕硬度计算方法。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法，其特征在于所述模型构建通过PSO算法确定石墨烯增强铜钨合金分子模型的结构参数，所述模型结构参数包括模型基体边长、钨颗粒的半径和石墨烯的位置。

3.根据权利要求2所述的一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法，其特征在于根据PSO算法确定的铜钨合金结构参数信息，运用atomsk软件构建石墨烯增强铜钨合金分子模型。

4.根据权利要求3所述的一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法，其特征在于选用EAM、AIREBO、Tersoff和LJ组合势函数，保证分子模拟过程的准确可靠。

5.根据权利要求4所述的一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法，其特征在于通过LAMMPS去除石墨烯增强铜钨合金分子模型中的重叠原子，并使用共轭梯度法对体系进行几何结构优化，时间间隔设置为1fs，温度为1K，系综为NPT系综，平衡弛豫步数为20000步。

6.根据权利要求5所述的一种石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法，其特征在于利用优化后的铜钨合金复合材料分子模型，模拟计算不同石墨烯含量对于压痕硬度的影响。

7.一种利用权利要求1-6任意权利要求所述系统进行的基于分子模拟的石墨烯增强铜钨合金电触头硬度改性设计方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

步骤1、在LAMMPS中，将z方向设置为非周期性边界条件，x和y方向设置为周期性边界条件，设置z方向底端厚度为的原子组成固定层，剩余原子组成运动层；

步骤2、在LAMMPS中采用fix indent命令，设置球形压头半径为模拟时保持球形压头以10m/s的速度沿着z轴方向匀速压入所建模型基体中，最大压入深度为压入结束后，以相同速度卸载，加载、卸载时间均为350ps；

步骤3、在LAMMPS中设置温度为1K，并在加载和卸载过程中，统计每皮秒下纳米压头受力。

步骤4、在LAMMPS中统计并计算加载过程中的最大压入深度、最大载荷、接触深度、接触半径、接触面积、接触面在卸载过程中的位移以及残余压痕深度。

步骤5、通过LAMMPS的dump命令输出模型在加载和卸载过程中的压头位移和对应的载荷大小，画出载荷位移曲线，并对其进行拟合，进一步的通过卸载曲线顶部拟合出接触刚度。

步骤6、通过LAMMPS进一步计算出分子模型的压痕硬度。