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1、2013 1 9 1 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 MS Forcite Plus 培训资料培训资料 第三级 第四级 第五级 Materials Studio中文培训资料中文培训资料 Version 2010Version 2010 Copyright 2010 Neotrident Technology Ltd All rights reserved 培训讲义培训讲义 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 MS Forcite Plus 2013 1 9 2 培训内容培训内容 Materials Studio 分子力学原理简介及分子力学原
2、理简介及MS Forcite Plus概述概述 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 分子力学原理简介及分子力学原理简介及MS Forcite Plus概述概述 MS Forcite Plus参数设置技巧参数设置技巧 MS Forcite Plus应用实例应用实例 MS Forcite Plus hands on练习练习 Q 共轭梯度法 Conjugate gradient 牛顿法 Quasi Newton ABNR法 精度控制 Quality 能量 Energy 力 Force 应力 stress 位 置 Displacement 模拟时间 max iterations 模拟
3、时间 max iterations 静态压力 extermal pressure 优化单胞 optimize cell 运动单元 Motion groups 2013 1 9 15 Minimization 能量最小化 Energy Minimization 或结构优化 Geometry Optimization 在势能面上定位能量极小点 从而确定体系的低能结构 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 Smart Steepest descent Conjugate gradient Quasi Newton ABNR Minimization Steepest descent
4、最速下降法 在势能面上沿着能量下降的梯度方向进行线性搜索在接近能量极小点时搜索 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 在势能面上沿着能量下降的梯度方向进行线性搜索 在接近能量极小点时 搜索 的方向会发生震荡 收敛较慢 这是最速下降法的特性 优化幅度大 适合于偏离平衡位置很大的结构的优化 2013 1 9 16 Minimization Conjugate gradient 共轭梯度法 最速下降法中两次搜索的方向是正交的这样效 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 最速下降法中两次搜索的方向是正交的 这样效 率不高 共轭梯度法则通过一定的算法使得两次 搜索的方向是
5、共轭的 共轭梯度法收敛速度快 但容易陷入局域势阱 适合于已经接近平衡位置的结构的优化 Minimization Newton Raphson 牛顿 拉弗森迭代法 不仅通过梯度来确定搜索方向 同时采用曲率函数预测能量极小点 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 计算量较大 当微商小时可以很快收敛 Quasi Newton ABNR 对于分子体系进行结构优化 通常先采用 f x 0的初始猜测值为xi 则切线与x轴的交点为 一改进的猜测值 依次迭代至达到收敛标准 分体系进结构 通常先用 最速下降法进行粗略的优化 然后再用共 轭梯度或牛顿法进行更精细的优化 smart 2013 1 9
6、 17 Setup菜单菜单 Dynamics More 系统 Ensemble Forcite Plus的参数设置的参数设置 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 NVT NPH NVE NPT 初始速度 Initial velocities 任意的 Random 当前的 current 温度 Temperature 以及控温方法 速率法 Nose法 Andersen法 Berendsen法 压力 pressure 以及控压方法 Andersen法 Berendsen法 时间步长 Time step 总模拟时间 Total simulation time 模拟步数 Number
7、 of steps 每多少步输出运动单元 Motion groups 系综 系综 ensemble 一大群相类似的体系的集合 为什么要采用系综 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 对一类相同性质的体系 其微观状态 比如粒子的位置和速度 仍然可以大不 相同 实际上对于一个宏观体系 所有可能的微观状态数是天文数字 统计 物理的一个基本假设 各态历经假设 是 对于一个处于平衡态的体系 物理 量的时间平均 等于对对应系综里所有体系进行平均的结果 体系的平衡态的 物理性质可以对不同的微观状态求和来得到 微正则系综 NVE 等焓等压系综 NPH 正则系综 NVT 等温等压系综 NPT 2
8、013 1 9 18 Setup菜单菜单 Quench More 淬火步数 Algorithm Forcite Plus的参数设置的参数设置 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 淬火步数 g 控制了MD中输出构象的步数 动力学选项 几何优化选项 淬火模拟指的是 每进行一次MD 灰色灰色 则进行一次几何 优化 Setup菜单菜单 Anneal More 退火循环数 Algorithm Forcite Plus的参数设置的参数设置 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 g 初始温度 Initial temperature 中间循环温度 Mid cycle temp
9、erature 初始温度与中间循环温度之 间取得温度点个数 每个温度点动力学模拟步数 总的模拟步数 Total number of steps 几何优化 灰色灰色 2013 1 9 19 Setup菜单菜单 Cohesive Energy Density More 计算分子内相互作用 输出Study Table文件 Forcite Plus的参数设置的参数设置 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 Study table中包括输入的结构文件 Setup菜单菜单 Cohesive Energy Density More 优化结构 明确应变模式中产生的应变数目 推荐使用偶数值 2
10、100 推荐使用偶数值 2 100 指出结构最大的形变 值在0 001 0 1之间较为合理 应变模式 Strain Pattern 应变张量矩阵 由结构对称性决定 Energy 菜单菜单 力场 Forcefield Dreiding Universal COMPASS26 27 Forcite Plus的参数设置的参数设置 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 Dreiding Universal COMPASS26 27 COMPASS CVFF PCFF PCFF30 Browse 电荷 charges Use current 默认 电荷平衡算法 Charge using
11、QEq Charge using Gasteiger 精度 Quality 加和方法精度 加和方法 Summation method 加和方法 Summation method 静电相互作用 非键相互作用 原子截断 Atom based 电荷组截断 Group based Ewald截断 2013 1 9 20 非键截断 非键截断 计算范德华和静电作用能时 考虑体系中所有原子相互作用计算量庞大 计算范德华和静电作用能时 考虑体系中所有原子相互作用计算量庞大 原子间距增加范德华和静电作用能减小很多原子间距增加范德华和静电作用能减小很多 非键截断非键截断 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版
12、副标题样式 r offonvdwvdw rrSrEE r offonelecelec rrSrEE 时时 原子间距增加范德华和静电作用能减小很多原子间距增加范德华和静电作用能减小很多 提高计算效率提高计算效率 非键截断函数 非键截断函数 非键作用能截断函数非键作用能截断函数 r ron时时 S 1 ron r roff时 时 E逐渐平滑下降到逐渐平滑下降到0 r roff时时 S 0 服务器 客户端运 行模式可以方便 地将作业提交到 Job Control菜单菜单 Forcite Plus的参数设置的参数设置 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 地将作业提交到 局域网上任何一
13、 台适合的工作站 或服务器上进行 运算 Forcite Plus模块 支持多CPU并行 计算并有很好的 并行计算效率 2013 1 9 21 培训内容培训内容 MaterialsStudio及及MS Forcite Plus概述概述 分子力学原理简介分子力学原理简介 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 分子力学原理简介分子力学原理简介 MS Forcite Plus参数设置技巧参数设置技巧 MS Forcite Plus应用实例应用实例 Q A 交联环氧树脂的结构与性质关系交联环氧树脂的结构与性质关系 BHP Steel RMIT University 交联环氧树脂可以作为钢
14、铁上的底漆 BHP钢铁公司希望能够 深入了解环氧树脂的结构结构 性能性能之间的关系从而设计出具有更好阻 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 深入了解环氧树脂的结构结构 性能性能之间的关系 从而设计出具有更好阻 隔性能 同时与钢铁基底结合更紧密的交联材料 RMIT大学和BHP钢铁公司合作 使用Accelrys公司的分子模拟 软件 考察了环氧树脂在不同固化剂作用下的交联考察了环氧树脂在不同固化剂作用下的交联 并得到了相关 的交联密度交联密度以及发生交联反应的位点数目交联反应的位点数目等信息 此外 树脂在固化过程中的收缩情况收缩情况也得到了重现 并估计了 Polymer 43 20
15、02 963 969 此外树脂在固化过程中的收缩情况收缩情况也得到了重现并估计了 交联树脂的阻隔性能阻隔性能以及树脂与基底的相互作用树脂与基底的相互作用强弱 2013 1 9 22 CYMEL 1158CYMEL 1172 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 环氧树脂 P0 n 0 P1 n 1 0 70 50 交联后的体积收缩交联后的体积收缩 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 BeforeAfter 交联密度越大 越致密 P1 1172交联密度大且体积收缩小 2013 1 9 23 交联树脂的阻隔性能交联树脂的阻隔性能 n i nn rtr n tMSD
16、 1 2 0 1 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 6 1 MSD t D 与基底的结合能力与基底的结合能力 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 由于P1分子比P0要大 所以更难与交联 剂发生缩聚反应 从而保留更多的羟基 更容易与金属发生相互作用 2013 1 9 24 结论结论 通过模拟 能够得到以下关键信息通过模拟 能够得到以下关键信息 交联密度和未反应交联位点数目交联密度和未反应交联位点数目 对于性能设计非常重要 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 交联密度和未反应交联位点数目交联密度和未反应交联位点数目 对于性能设计非常重要 交联树脂的收缩率交联树脂的收缩率 与潜在涂层材料的合成和环境性 能关系密切 阻隔性能阻隔性能 对于考察防腐涂层的性能非常关键 粘附能力粘附能力 涂层设计的重要指标 Polymer 43 2002 963 969 练习练习 聚合物和金属表面的相互作用聚合物和金属表面的相互作用 总体流程总体流程 构造表面并优化 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 构造表面并优化 增大表面面积并改变周期性
