《固体铜相变的分子动力学模拟.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《固体铜相变的分子动力学模拟.doc（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 * 大 学毕业论文开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院、系：理学院物理系专 业： 物理学论 文 题 目： 固体铜相变的分子动力学模拟指导教师: 2009 年 3 月 15日毕 业 论 文 开 题 报 告文 献 综 述 论文题目 固体铜相变的分子动力学模拟 论文作者 邱冬 作者专业 物理系 导师姓名 杨晓峰 综述 毕业论文将用分子动力学模拟软件Moldy模拟铜的固态不同相态之间的转化过程。首先要学会分子间相互作用力的描述和参数的选取，以及了解气体、液体、固体结构的特点和判别方法；了解分子模拟的基本方法和可得到的消息。最后用模拟得到的数据来完成毕业论文。Moldy分子动力学模拟能够处理任意的刚
2、性多原子分子系综、原子或离子系综以及关于他们的任意混合物。分子动力学将连续介质看成由N个原子和或分子组成的粒子系统。各粒子间的作用力可以通过量子力学势能函数求导得出，忽略量子效应后，运用经典牛顿力学建立系统粒子运动方程的数学模型，通过数值求解获得粒子在相空间的运动轨迹，再由物理统计得出该系统相应的宏观状态及静态特性。模拟利用周期性边界条件，并选择NVE(N是粒子数， 是体积，E是能量)系综模拟中利用“联合元胞”的方法来计算短程力，利用Ewald加和的方法来处理长程静电力，利用NewtonEuler运动方程来模拟介质内原子的运动，以确定系统内每个原子在所选的势函数作用下的瞬间位置和速度的变化情况
3、，来获得不同热力学及动力学下的原子分布组态模拟结果是否准确的关键还在于该状态下系统内的原子间相互作用势函数形式的选取。铜的Moldy模拟可以基于微正则系综,模拟过程中体系的总能量不变,但大多数实验都是在等温或等压情况下进行的,因此对铜进行等压或等温的Moldy 模拟则显得更有意义。分子模拟中,一个值得关注的问题是如何对描述分子间相互作用的位能进行选取。对于铜分子,其位能模型既可以由量子力学从头计算获得,如MCY模型 ;又可以由半经验方法关联获得, 如ST2 , SPC ,TIP4P等模型。MCY 模型由于其形式过于复杂,需要消耗大量的机时,因此在实际模拟过程中采用较多的是半经验模型。采用简捷的
4、位能函数来描述铜的平衡、结构及扩散性质对于推广至严格描述铜的性质至关重要。研究表明在多原子体系中，多体势能更准确地表达元素之间的相互作用，为此,本文对铜进行等温的分子动力学(MD) 模拟,采用EAM模型和分子动力学技术，模拟铜相态转变过程，采用偶关联函数和对分析技术考察其微观特征。径向分布函数RDF是反映流体微观结构的特征物理量。电子出现在半径为r的球面附近单位厚度球壳内的概率，以符号D(r)表示。通常定义D(r)=4r2R2(r)，其中R(r)为原子轨函中的径向部分。它反映电子云的分布随半径r的变化。Moldy模拟的优点在于不仅能获得平衡性质,而且能获得动态性质。扩散系数通常是我们最感兴趣的
5、动态性质。Einstein 法,它们的定义分别如下 Einstein 法：其几何解释是扩散系数为均方位移对时间作图趋于无穷时斜率的1/ 6 。式中, D 为扩散系数, N 为体系粒子数, t为时间, r( t) 为t 时刻i 粒子的位置, r (0) 为0 时刻i 粒子的位置。毕业论文需用Moldy模拟程序在不同宏观条件下对铜做模拟计算，对其物理量作统计平均。计算得到径向分布函数RDF和扩散系数来判别铜的相态变化。 最后用模拟的结果撰写论文。毕业设计成果是得到给出的一个大气压下铜的两个相变温度。参考文献：1 申海兰，赵靖松。分子动力学模拟方法概述。装备制造技术。2007年第10期。29-30.
6、2 王 莹，程新路，杨向东等。水合镁离子的分子动力学模拟研究。四川大学学报(自然科学版)。2006年2月第43卷第1期。170-174.3 卢百平，钟仁显。分子动力学在材料科学中的应用。铸造技术。2007年11月8日第一期。146-148。4 沈雷，文玉华等。分子动力学模拟高压下铁的相变。厦门大学学报（自然科学版）。 2005年6月增刊。319-321。5 李小平，韩其秀。快速凝固过程中铜相结构转变的分子动力学模拟。金属学报。1995年8月第31卷第8期。356-362。 毕 业 论 文 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 毕业设计要研究的问题：一个大气压下铜的两个相变温度。 用分子动力学模拟软件moldy来模拟铜的固态不同相态之间的转化过程。 毕业设计的具体工作： 1.熟悉分子动力学软件moldy的基本原理、输入参数、运算结果的解释。 2.力场参数的选择要求，铜原子力场参数的选择。 3.用moldy程序，在不同宏观条件下对铜做模拟计算，并对物理量作统计平均。 4.计算其将向分布函数RDF和扩散系数来判别铜的相态变化。 5.确定在一个大气压下铜的沸点、熔点温度。 毕 业 论 文 开 题 报 告指导教师意见： 指导教师： 年 月 日所在系审查意见： 系主任： 年 月 日
