[发明专利]基于力学试验结果的分子动力学模型验证方法

权利要求书

1.基于力学试验结果的分子动力学模型验证方法，其特征在于：包括：

步骤一，建立基于力学试验的分子动力学仿真模型；

步骤二，设置分子动力学仿真模型的模拟参数；

步骤三，依据模拟参数采用分子动力学模拟方法计算并且输出模拟结果；

步骤四，处理模拟结果的数据以获仿真结果；

步骤五，将分子动力学的仿真结果与力学试验结果进行对比验证。

2.根据权利要求1所述的基于力学试验结果的分子动力学模型验证方法，其特征在于：步骤一中，采用LAMMPS软件建立基于力学试验的分子动力学仿真模型。

3.根据权利要求2所述的基于力学试验结果的分子动力学模型验证方法，其特征在于：步骤一中，采用纳米压痕力学试验方法建立球形压头与块状基体的组合模型，压头、基体都由单晶氧化铝制成，单晶氧化铝晶格参数为：α＝β＝90°andγ＝120°，通过LAMMPS软件建立刚性的球形压头及长方体基体，基体材料分成三层且三层分别为牛顿层、恒温层及边界层；其中牛顿层原子遵循牛顿第二定律，在势函数的作用下进行模拟演化，恒温层原子温度控制在297K，边界层原子固定不动。

4.根据权利要求1所述的基于力学试验结果的分子动力学模型验证方法，其特征在于：步骤二中，模拟参数包括模拟维度、边界条件、势函数、系综选择、系统控温方式、模拟温度和时间步。

5.根据权利要求3所述的基于力学试验结果的分子动力学模型验证方法，其特征在于：步骤二中，在LAMMPS软件中确定分子动力学模拟所必须的模拟参数，模拟参数包括模拟维度为三维，初始温度为297K，模拟实际室温，边界条件是压头加载方向上为自由边界条件，其他方向上为周期边界条件，时间步为1飞秒，原子间相互作用势采用势函数，系综在平衡阶段采用等温等压，在压头工作阶段采用微正则系综，外部载荷类型为压入载荷、系统控温方式为速度标定法、加载和卸载速率均为100m/s，加载深度为7nm。

6.根据权利要求1所述的基于力学试验结果的分子动力学模型验证方法，其特征在于：步骤三中，模拟结果的数据包括模拟体系中每个原子的三维坐标、速度及所受载荷。

7.根据权利要求1所述的基于力学试验结果的分子动力学模型验证方法，其特征在于：步骤四中，模拟结果的数据处理包括：

计算获得硬度，计算公式为：硬度其中P_max为纳米压痕的最大载荷，A为最大载荷下的接触面积，接触面积计算公式为A＝π(2Rh-h²)，其中R为压头半径，h为加载深度；

获取仿真压痕表面形貌，其采用OVITO软件根据原子在Z方向上的坐标进行着色标记来进行可视化呈现。

8.根据权利要求1所述的基于力学试验结果的分子动力学模型验证方法，其特征在于：步骤五中，分子动力学的仿真结果、力学试验结果都包括硬度和压痕表面形貌，对比验证分子动力学的仿真结果的硬度、压痕表面形貌和力学试验结果的硬度、压痕表面形貌。

9.根据权利要求1所述的基于力学试验结果的分子动力学模型验证方法，其特征在于：步骤五中，将分子动力学的仿真结果与力学试验结果进行对比验证，如验证不相符则修改模拟参数并再执行步骤三直至相符。