Cu中空位的计算机模拟

采用Ｆｉｎｎｉｓ－Ｓｉｎｃｌａｉｒ类型的多体势模型，用分子动力学方法对纯Ｃｕ中的单，双空位进行了计算机模拟研究，计算出单空位的形成能和迁移激活能分别为１．２１０ｅＶ和０．９７８８ｅＶ，双空位的结构能和迁移激活能分别为０．１６２４ｅＶ和０．８２１４ｅＶ，并详细分析了定位近邻原子的位移场。计算所得的结果与实验数据相一致。     

基于分子动力学模拟的橡胶改性沥青在集料表面的扩散特征研究

橡胶改性沥青和集料之间的界面作用与沥青路面的耐久性、高温稳定性有着重要联系而现有研究对该界面作用的微观认知尚不够全面。基于分子动力学模拟,以Materials Studio软件为研究工具,构建由基质沥青、天然橡胶沥青、顺丁橡胶沥青、丁苯橡胶沥青（15%掺量）与集料的4种主要矿物组成（石英、方解石、钠长石、微斜长石）两两构成的界面模型,从分子尺度上探究不同沥青组分在4种矿物表面的扩散行为,分析得到不同橡胶类型对其扩散作用的影响规律。结果表明：轻质组分在各矿物表面的扩散作用强于重质组分,相对分子质量对沥青组分的扩散速率起到关键作用;在不同矿物表面,橡胶分子链的加入对于提升沥青各组分扩散系数多为积极作用,且不同类型橡胶作用规律有所不同。研究结果可为不同矿料类型制备适配的橡胶改性沥青提供参考依据。     

基于分子动力学的车流运行动态特性及其模型

车辆跟驰行为受前导车和道路环境等的影响,将车辆抽象成相互作用的分子,基于分子动力学构建相互作用势函数,建立基于相互作用势函数的分子跟驰模型.采集试验路段不同点位的交通流样本,从视频中获得所需数据,并对加速度波动特性进行分析.将车辆运行状态分为常态行驶,起动加速和减速停车3种,根据实测交通数据对3种车辆运行状态进行模型参数标定,同时对分子跟驰模型进行稳定性分析验证,结果表明,相对于经典GM模型,分子跟驰模型稳定性更好,对实际交通状态拟合程度更高.     

考虑矿物各向异性的地聚物/集料界面静动态交互特征模拟

地聚物作为一种低碳环保、应用潜力广阔的无机结合料，其与不同表面构造集料的界面交互作用直接影响地聚物混凝土的力学性能和耐久性。充分考虑集料矿物晶向的各向异性，采用分子动力学模拟(Molecular Dynamics， MD)从原子分子层次的作用模式和强度分析，模拟了地聚物主要水化成分N-A-S-H、C-A-S-H和集料矿物化学成分SiO₂、CaCO₃不同晶面的静态界面相互作用，并采用单轴拉伸方法从纳米尺度下讨论了不同界面交互的动态力学行为。模拟结果表明：CaCO₃各晶面表现出比SiO₂更强的表面能和表面浸润性，并与C-A-S-H、N-A-S-H的界面相互作用势和拉伸应力更强，但CaCO₃晶面各向异性明显，性能稳定性不及SiO₂。地聚物与集料矿物的相互作用势主要由静电势提供，由于矿物界面静电作用及浸润特征，交互区水分子聚集，氢键作用明显，同时水分子与Ca²⁺、Na⁺进行配位形成水合离子，有助于离子在矿物表面迁移、沉淀与成核生长，增强界面空间位阻效应。在单轴拉伸模拟中，地聚物与集料矿物界面拉伸失效机制包括2个阶段：第1阶段(0 nm＜界面位移d＜0.15 nm)主要克服界面交互的静电作用，第2阶段(0.15 nm≤d≤0.3 nm)主要克服氢键作用。MD模拟有助于从分子尺度揭示地聚物与集料界面作用机制，为进一步研究地聚物混凝土材料优化、交互界面强化及损伤等提供了新方法和理论依据。     

头/盘接触状态下润滑剂迁移行为研究

为了提高磁头飞行稳定性,增加硬盘使用寿命,基于分子动力学方法建立了磁头磁盘接触状态下的润滑剂迁移模型.根据硬盘工作时磁头磁盘的相对移动速度及磁头在盘片表面飞行时高、低压区域压力差的范围,采用所建立模型分析了相对移动速度及高、低压区域压力差对润滑剂迁移及在盘片表面分布的影响;此外,通过调节模型中单个润滑剂分子的粒子数得到不同长度的润滑剂分子碎片,并分析润滑剂分子碎片对润滑剂迁移的影响。研究结果表明:磁头磁盘之间的润滑剂转移随着相对移动速度及高、低压区域之间压力差的增大而增大.润滑剂转移量在单位压力及单位速度下的增长率分别约为38.8%和6.7%;润滑剂分子碎片对磁头磁盘之间的润滑剂转移影响很小;润滑剂在盘片表面堆积的高度随着磁头磁盘相对移动速度的增加而降低;高、低压区压力差的变化对润滑剂在盘片表面堆积的高度没有影响.      

沥青混合料界面黏附黏结效应分子动力学研究

采用四组分法建立沥青模型,通过密度比照,径向分布函数分析,内聚能密度和溶解度参数测算,验证沥青模型合理性.建立沥青-SiO2晶体界面模型及沥青-沥青界面模型,通过不同温度下的动力学模拟,分析沥青混合料界面能.对微观状态下的沥青混合料界面能随温度升高的变化规律进行研究.结果 表明:在升温过程中,沥青能量的变化是界面能量变...     

纳米力学问题与计算方法

分析了纳米材料的四大效应所带来的力学问题．对纳米力学概念、研究对象和研究范围等进行了简要的回顾和描述，同时对纳米力学计算方法的原理、发展过程和应用情况进行了综述，包括分子动力学方法、浆特卡罗法、混合法及元胞自动机方法等，并对纳米力学计算方法的发展趋势进行了讨论．     

有机蒙脱土改性沥青抗老化性及其分子模拟试验

为延长沥青路面的使用寿命，延缓沥青因光氧造成的老化，探究了不同类型有机蒙脱土(OMMT)对改性沥青抗老化性能的影响。采用扫描电镜和X射线衍射仪对OMMT的微观结构进行表征；并采用傅立叶变换红外光谱仪、全自动比表面和孔径分布分析仪及同步热分析仪对OMMT的官能团、微孔结构及热稳定性进行了评价。将OMMT应用于基质沥青，对其流变性能进行研究；同时采用3种不同的老化方式探究不同类型的OMMT对改性沥青的影响。最后采用分子动力学法从微观层面上对OMMT改性沥青的物理老化现象进行模拟，分析沥青分子在运动过程中分子间的相互作用关系。研究结果表明：有机基团通过离子交换进入蒙脱土层间，提高了层间的吸附能力；沥青混合料拌合温度下OMMT拥有较好的热稳定性，初始分解温度大于200 ℃；其中双十八烷基二甲基氯化铵(DDAC)OMMT和十八烷基二甲基苄基氯化铵(ODBA)OMMT制备出的改性沥青均表现出较好的高温抗变形能力。OMMT层间结构越大和苄基的存在均可以提高对沥青分子的约束能力，阻碍沥青分子间的相对运动；同时较大层间的OMMT更易产生剥离结构，可有效阻隔紫外线及氧气分子进入沥青，减缓沥青老化。ODBA-OMMT改性沥青的抗老化性能最佳，DDAC-OMMT改性沥青次之，Na-OMMT改性沥青最差。分子动力学模拟物理老化后的OMMT改性沥青分子状态相对活跃，DDAC-OMMT改性沥青相对自由体积增长最大，ODBA-OMMT改性沥青分子的迁移率最高。研究结果为合理选择OMMT改性剂，增强改性沥青的抗老化性能提供了参考和理论支撑。     

醇胺与羧酸阻锈剂分子的构效评估与机理分析

钢筋阻锈剂是一种高性价比的钢筋防腐材料，在桥梁钢筋混凝土结构中应用广泛。有机阻锈剂的阻锈效率主要取决于其分子结构，然而受仪器设备分辨率所限，目前的相关研究多集中于宏观尺度的电化学响应分析，较少涉及微纳尺度的阻锈机理分析。因此，基于分子动力学技术，分别建立了阻锈剂与钢筋钝化膜的纳观尺度模型，模拟了醇胺类、羧酸类阻锈剂分子与钢筋钝化膜间的界面交互作用，揭示了原子尺度上的阻锈机理。基于阻锈剂-钝化膜分子动力学模型对其阻锈响应规律进行分析，确定2种有机分子均可有效阻碍氯离子在钢筋钝化膜表面的吸附和点蚀，其中羧酸类阻锈剂的阻锈效率更佳（75.8%）。通过深入探究2种阻锈剂与钢筋钝化膜基体吸附差异，研究发现：高极性的羧基官能团可与钢筋钝化膜表面的羟基发生强烈的静电吸引作用，使得羧酸类分子稳定地吸附在钝化膜表面，氯离子的吸附位点被大量占据，因而阻锈效率较高；而醇胺类分子由于官能团极性较弱，在界面上的吸附作用不显著；同时，分子模拟证明，阻锈剂中的极性官能团还能直接吸引氯离子，这一机制同样抑制了氯离子在钢筋表面的吸附和破坏；此外，电化学试验的结果与分子模拟一致，这表明分子模拟技术可在有机阻锈剂的分子设计与评估中发挥重要作用，继而为钢筋混凝土结构的耐久性设计提供科学依据与技术手段。     

基于分子动力学的相变微胶囊与沥青相容性及增强机理研究

微胶囊法是相变材料（PCM）封装的一种重要手段，为了改善加入相变微胶囊后沥青路面的低温性能，采用分子动力学方法，对相变微胶囊的相变机制、与沥青共混后的相容性和抗拉强度等进行模拟分析。对沥青四组分（As，R，S，Ar）、三聚氰胺甲醛树脂（MF）、沥青四组分与MF共混体系、沥青四组分与石墨烯（CG）共混体系、MF与CG共混体系、沥青体系、沥青与MF共混体系、沥青与CG共混体系等17个分子体系分别进行了溶度参数和内聚能密度计算，分析了MF，CG与沥青四组分之间的相容性变化规律，评价了MF，CG对沥青四组分抗拉强度的影响。对以MF为壁材、正十四烷为芯材的3种不同微观结构PCM分子模型和以石墨烯复合三聚氰胺甲醛树脂（CGMF）为壁材、正十四烷为芯材的2种不同微观结构PCM分子模型进行了升温过程相变性能模拟研究，分析了壁材厚度、芯材体积大小对PCM相变性能的影响，并比较了不同种类壁材PCM的热效率。通过对CGMF为壁材的PCM降温过程的相变性能模拟研究，进一步分析了CG对PCM热效率的影响。研究结果表明：采用CGMF为壁材制备PCM，可以提升PCM的热效率，CGMFPCM2031的能量效率比MFPCM2026平均增加141.15%，在沥青体系中加入CGMF为壁材的PCM，可以提高沥青组分之间的相容性和抗拉强度，有利于增强沥青体系的低温抗裂性能。