[发明专利]一种大型压力容器结构料集成计算系统的搭建方法

说明书

本发明公开了一种大型压力容器结构料集成计算系统的搭建方法，属于材料计算技术领域。本发明的搭建方法，包括：S1、搭建子平台，完成各子平台计算引擎的开发；S2、构建集成计算系统的整体架构，建立各子平台的传输通道，联合完成模拟预测；S3、基于各子平台的数据库，利用集成技术建立反应堆结构材料的数据基因库；S4、基于LINUX系统和可视化UI技术，开发用户操作界面以及结果显示界面；S5、基于Hadoop技术，运用分布式存储技术对运算数据进行存储；建立集成平台的数据处理接口，在可视化UI界面直接导入数据。本发明提高了预测结果的精确性与稳定性。

技术领域

本发明属于材料计算技术领域，尤其是一种大型压力容器结构料集成计算系统的搭建方法。

背景技术

核电材料工作环境恶劣，服役时存在高温、高压、低温脆化、腐蚀、应力腐蚀、强中子辐照等威胁，其安全性和可靠性的要求非常高，然而由于严酷的工作服役环境致使核电材料的研发周期非常的长，严重影响核电技术的发展与进步。计算材料工程(ICMC)于2008年由美国国家研究理事会提出，将计算热力学与计算动力学相结合进行微观尺度到宏观尺度的模拟，能够实现多元相材料体系的计算。2011年美国提出材料基因组计划(MGI)，将这一理念推广到整个材料领域，利用超级计算机和大数据技术，加快材料的研发速度、降低研发成本，进而实现材料研究模式的全面改革。同年，我国也开始制定中国版材料基因组计划，并投入大量的资金进行研究。材料基因工程的核心是将组合化学和材料信息学的思路和方法引入到材料计算模拟中，通过材料计算以一种有理依据、可预测的方式寻找决定材料关键性能的组成“基因”，从而设计出新的化合物。

发展先进的材料计算技术是实现材料设计的关键，其中计算热力学、计算动力学和相场法模拟是材料计算的重要组成部分。其对应的计算软件不可或缺，为确保材料模拟的准确性，研究、开发、优化相应的材料计算软件至关重要。计算热力学是以计算不同成分、温度、压力下材料的热力学性质和相图，相平衡为主，常用的软件有Thermo-Calc、Pandat等。第一性原理用于计算材料的电子结构、力学性质、热力学性质以及动力学性质。常用的软件有：Materials studio、VASP、PWSCF等。分子动力学可从原子尺度对材料的物理、化学、机械等性能做出预测，常使用Material Studio、DL-POLY、Lammps等软件。相场方法能够研究力场、流场、材料本征缺陷等对微观组织形貌的影响，但目前并无通用的商业软件，主要靠研究者自行编程。在材料研发过程中，是一环扣一环式的，而单独的计算软件只能对某一方向或领域进行计算模拟，不同软件之间的数据传递可能会产生误差并且延长研发周期，影响预测的精确性与稳定性。如何将材料计算各个部分之间化零为整是长期困扰科研人员的一大难题。

发明内容

本发明的目的在于克服计算软件只能对某一方向或领域进行计算模拟，不同软件之间的数据传递可能会产生误差并且延长研发周期缺点，提供一种大型压力容器结构料集成计算系统的搭建方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种大型压力容器结构料集成计算系统的搭建方法，包括以下步骤：

S1、搭建子平台，完成各子平台计算引擎的开发；

所述子平台包括第一性原理计算平台、热力学计算平台、分子动力学计算平台、相场计算平台以及有限元计算平台；

所述第一性原理计算平台用于获取合金元素种类、含量对材料的晶体参数及力学性能的关系；

所述热力学计算平台用于获得合金元素种类、含量对不锈钢材料平衡相、非平衡相及淬透性影响；

所述分子动力学计算平台用于完成材料力学性能分析，获取弹性模量、延伸率、应力应变曲线的力学参数；

所述相场计算平台用于获得生产加工工艺对再结晶过程及最终晶粒形状、尺寸、均匀性的影响；