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石英高温力学行为分子动力学模拟研究

目录

文档概要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.1.1石英材料的应用价值．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.1.2高温环境下力学性能的重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

1.2.1石英力学特性研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

1.2.2分子动力学模拟方法概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

1.2.3高温对石英力学行为影响研究述评．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

1.3研究目标与内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

1.3.1主要研究目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

1.3.2具体研究任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

1.4技术路线与研究方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

1.4.1总体研究思路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

1.4.2采用的主要方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

分子动力学模拟基础理论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

2.1分子动力学方法概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

2.1.1基本原理与思想．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

2.1.2模拟过程与步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

2.2石英的原子结构与性质．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

2.2.1硅氧四面体结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

2.2.2晶体结构与对称性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

2.2.3原子间相互作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

2.3力场构建与选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

2.3.1力场构建原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

2.3.2常用石英力场介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

2.3.3力场参数优化与验证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

2.4模拟系统构建与初始化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

2.4.1模拟盒子设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

2.4.2系统周期性边界条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41

2.4.3初始构型生成与能量最小化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

模拟计算实现与结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

3.1模拟平台与参数设置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

3.1.1计算软件选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

3.1.2模拟核心参数配置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

3.2系统平衡与性质表征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

3.2.1系统能量与压力平衡．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

3.2.2温度场分布特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

3.3单轴压缩力学行为模拟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．