[发明专利]一种聚合物基复合材料筛选方法及系统

权利要求书

1.一种聚合物基复合材料筛选方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1：利用分子动力学仿真软件构建纳米复合材料层状模型；

步骤S2：利用分子动力学仿真软件对所述纳米复合材料层状模型进行结构优化，获得平衡模型；

步骤S3：对所述平衡模型进行纤维拔出仿真模拟，获得仿真结果；

步骤S4：基于绘图软件Origin对所述仿真结果进行数据处理，获得第i个聚合物基复合材料对应的界面性能；

步骤S5：判断i是否大于或等于N；如果i大于或等于N，则执行“步骤S6”；如果i小于N，则令i＝i+1，返回“步骤S1”；其中，N为大于1的正整数；

步骤S6：从N个聚合物基复合材料对应的界面性能中筛选出最优界面性能对应的聚合物基复合材料。

2.根据权利要求1所述的聚合物基复合材料筛选方法，其特征在于，所述利用分子动力学仿真软件构建纳米复合材料层状模型，具体包括：

步骤S11：利用分子动力学仿真软件构建聚合物模型和增强相模型，所述聚合物模型和所述增强相模型的尺寸相同；

步骤S12：对所述聚合物模型和所述增强相模型分别进行初始化处理；

步骤S13：根据初始化处理后的所述聚合物模型和所述增强相模型构建纳米复合材料层状模型。

3.根据权利要求1所述的聚合物基复合材料筛选方法，其特征在于，所述利用分子动力学仿真软件对所述纳米复合材料层状模型进行结构优化，获得平衡模型，具体包括：

步骤S21：采用Lennard-Jones势函数表征原子间的相互作用力，设置所述纳米复合材料层状模型的温度和时间步长，进行能量最小化模拟，得到初始模型；

步骤S22：对所述初始模型进行升温动力学弛豫，获得所述平衡模型。

4.根据权利要求1所述的聚合物基复合材料筛选方法，其特征在于，所述对所述平衡模型进行纤维拔出仿真模拟，获得仿真结果，具体包括：

步骤S31：在常温常压下保持所述平衡模型的平衡状态；

步骤S32：对平衡状态下所述平衡模型的顶端聚合物施加约束，构造界面失效环境，每拔出纤维设定步长就自动保存所述平衡模型，并统计界面吸附能和界面氢键个数，直到界面完全分离；

步骤S33：读取界面失效环境下势能变化量，并根据所述界面失效过程势能变化量计算得到界面剪切性能；

步骤S34：将仿真结果并保存在std文件中；所述仿真结果包括界面吸附能、界面氢键个数以及界面剪切性能。

5.根据权利要求1所述的聚合物基复合材料筛选方法，其特征在于，所述基于绘图软件Origin对所述仿真结果进行数据处理，获得第i个聚合物基复合材料对应的界面性能，具体包括：

步骤S41：基于绘图软件Origin对所述仿真结果进行图形绘制，获得纤维脱粘过程中界面吸附能的变化图、氢键变化趋势图和可视化的纤维拔出过程；

步骤S42：根据所述纤维脱粘过程中界面吸附能的变化图、所述氢键变化趋势图和所述可视化的纤维拔出过程确定界面失效过程；

步骤S43：基于所述界面失效过程根据界面剪切性能ISS确定第i个聚合物基复合材料对应的界面性能。

6.一种聚合物基复合材料筛选系统，其特征在于，所述系统包括：

模型构建模块，用于利用分子动力学仿真软件构建纳米复合材料层状模型；

优化模块，用于利用分子动力学仿真软件对所述纳米复合材料层状模型进行结构优化，获得平衡模型；

仿真模块，用于对所述平衡模型进行纤维拔出仿真模拟，获得仿真结果；

数据处理模块，用于基于绘图软件Origin对所述仿真结果进行数据处理，获得第i个聚合物基复合材料对应的界面性能；

判断模块，用于判断i是否大于或等于N；如果i大于或等于N，则执行“筛选模块”；如果i小于N，则令i＝i+1，返回“模型构建模块”；其中，N为大于1的正整数；

筛选模块，用于从N个聚合物基复合材料对应的界面性能中筛选出最优界面性能对应的聚合物基复合材料。