[发明专利]纳米加工中大规模分子动力学的并行优化方法

摘要

纳米加工中大规模分子动力学的并行优化方法，涉及一种纳米材料力学性能测试技术。首先根据描述系统相互作用势的截断半径，将系统划分成三维立方体小网格。除了边界网格外，在相邻27个小网格(二维9个)组成的立方体(二维正方形)上，建立中心网格中原子的临近原子相互作用表。通过该法，建立系统中所有原子的临近原子相互作用表。然后，根据系统中刀具、压头(如有刀具和压头)与工件的相互作用范围，在以刀具、压头为中心的相互作用范围内，建立该范围内工件原子与刀具、压头原子的临近原子相互作用表。最后，以三维立方体小网格为单位，进行并行程序中节点机计算任务的划分。来提高纳米工程中MD的仿真规模。

主权项

纳米加工中大规模分子动力学的并行优化方法，其特征在于该方法包括：MD串行法的系统划分和数据存储方法的步骤：(1)根据势能函数的截断半径rcut，首先将系统划分成边长1大于等于截断半径rcut的n个三维立方体小网格，建立三维立方体小网格数组，将位于三维立方体小网格中的原子信息存储在链表数组中；(2)根据系统计算过程中工件原子位置变化的幅度和与刀具或压头原子的相互作用的大小，确定工件与刀具或压头的作用距离R；(3)建立系统中所有原子的相互作用列表，首先确定与系统原子i相互作用的原子j，即在包括该原子i在内的周围立方体小网格共计27个网格中、二维是9个网格，确定与该原子i距离小于等于原子截断半径rcut+Δr的所有原子j，将j原子以链表形式存储在i原子相互作用列表中；(4)在作用距离R内建立工件原子与刀具或压头原子间的计算列表，即在作用距离R内，在包括该原子i在内的周围立方体小网格共计27个网格中、二维是9个网格，确定与该原子i距离小于等于原子截断半径rcut+Δr的原子j，将j原子存储在相应的i原子链表中；(5)根据仿真过程中工件原子位置变化和Δr大小，确定计算列表的更新频率，根据刀具或压头的位置和相互作用距离R，更新刀具或压头与工件的作用范围；(6)在系统计算过程中，计算每个原子与其他原子之间的作用，仅需计算原子与其相应列表中原子之间的作用，而与系统中其他原子之间的作用无需判定。