[发明专利]一种基于分子动力学的复合材料摩擦性能预测方法

摘要

本发明公开了一种基于分子动力学的复合材料摩擦性能预测方法，包括：利用Material Studio软件建立材料的分子模型；将复合材料作为中间层，上下分别添加铁纳米棒和铁基底，构建剪切仿真分子模型，施加周期性边界条件；获取模型的力场参数；采用力场参数对模型进行几何优化、退火弛豫以及剪切模拟，记录模型在剪切模拟过程中的原子运动轨迹；根据原子运动轨迹，基于Material Studio软件的二次开发，统计复合材料在滑移过程中受到的平均切向力和平均法向力，计算摩擦系数和磨损率。该预测方法成本低、效率高、能够探究复合材料在摩擦过程中的损耗机理，并为复合材料的制备及实际应用提供理论指导。

主权项

1.一种基于分子动力学的复合材料摩擦性能预测方法，其特征在于，包括：根据复合材料的原子构型和排列方式，利用Material Studio软件建立所述复合材料的分子模型；将所述复合材料的分子模型作为中间层，在所述复合材料的上下两侧分别添加一层铁纳米棒和一层铁基底，构建剪切仿真分子模型，并在所述剪切仿真分子模型的x、y、z三个方向上均施加周期性边界条件；对所述剪切仿真分子模型中所有原子间的键相互作用、键角相互作用、二面角相互作用、非二面角相互作用、范德华相互作用以及库伦相互作用的参数进行求解，获取所述剪切仿真分子模型的力场参数；采用所述力场参数对所述剪切仿真分子模型进行几何优化，消除在建模过程中所述剪切仿真分子模型产生的原子重叠现象；采用所述力场参数对几何优化后的所述剪切仿真分子模型进行退火弛豫，消除所述剪切仿真分子模型中的残余应力，使其达到能量最低点；采用所述力场参数对退火弛豫后的所述剪切仿真分子模型进行剪切模拟，使所述铁纳米棒与所述复合材料之间产生相对运动，从而产生摩擦效应，记录所述剪切仿真分子模型在所述剪切模拟过程中的原子运动轨迹；根据所述剪切仿真分子模型的原子运动轨迹，基于Material Studio软件的二次开发，统计所述复合材料在滑移过程中所受到的平均切向力和平均法向力，并计算所述复合材料的摩擦系数和磨损率。