【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于含能材料计算化学研究领域，特别是一种基于分子动力学模拟评价不同形貌大小含能晶体颗粒破碎剧烈程度的方法。
技术介绍
1、含能材料是一类含有爆炸性基团或含有氧化剂和可燃物、能独立进行化学反应并输出能量的化合物或混合物，广泛应用于军事、航空航天、能源等领域。含能材料具有较高的能量，很容易在外部机械刺激下发生分解、燃烧、甚至爆炸。含能材料通常以颗粒的形式存在，在外部机械载荷施加到含能晶体颗粒的过程中，晶体颗粒发生弹性变形直至破碎，并伴随温度的升高。含能晶体颗粒的破碎剧烈程度对整个含能体系的安全性有极大的影响。当含能晶体颗粒受到外部机械载荷发生破碎时，容易产生局部高温现象，引发含能晶体分解，分解释放的能量在短时间内大量聚集继而可能引爆整个体系。因此，评价含能晶体颗粒的破碎剧烈程度对含能材料的安全性具有重要的意义。
2、针对含能晶体颗粒，现有实验技术往往通过测试经过培育和设计大单晶颗粒(厘米级别)来研究含能材料的基本特性，这些大单晶颗粒不能代表工业级含能样品的真实情况，因为工业级含能晶体往往是小于毫米级的颗粒，并且不同生产批次的含能晶体样品的粒径和形貌大有不同。因此，现有的实验技术的局限性影响了含能晶体基本变形信息的可靠性，尚缺乏有关含能晶体微颗粒基本变形过程的实验观测，面临着难以定量确定其破碎剧烈程度的挑战。
3、分子动力学模拟是以经典力学、量子力学、统计力学为基础，利用计算机数值求解分子体系运动方程的方法，具有低成本、高效性、安全性、可控性强、不受环境因素干扰等优势，且分子动力学模拟可实时跟踪运动轨
技术实现思路
1、针对现有技术和方法的不足，本专利技术提供了一种基于分子动力学模拟评价不同形貌大小含能晶体颗粒破碎剧烈程度的方法。
2、实现本专利技术目的的技术解决方案为：
3、一种评价不同形貌大小含能晶体颗粒破碎剧烈程度的方法，通过分子动力学模拟，定义了破碎因子来量化破碎剧烈程度，具体包括：
4、步骤一，获得不同形貌大小含能晶体颗粒的破碎因子：
5、步骤1，获取含能晶体结构数据，设定扩胞倍数，根据晶格参数和原子位置复制晶胞中的原子坐标得到超晶胞，然后取消周期性条件，解除原子之间的周期性相互作用，然后根据需要选择并删除部分分子或原子，获得颗粒状的初始模型；
6、步骤2，将步骤1中构建好的初始模型进行npt系综分子动力学模拟，直至模型的总能量达到平衡，将完成分子动力学模拟后的最后一帧模型取出，得到稳定模型m；
7、步骤3，将模型m设定的受压面朝上放置，并固定模型m底部部分的原子作为基底；创建一个排斥性平面压头，压头位于模型m的顶部，设定压头与模型m之间的初始距离；模型和压头进行nve系综分子动力学模拟，以设定的速率，使排斥性平面压头向下移动靠近模型m；压头每移动一段距离保存一帧压头和模型的信息，在每一帧中，记录平面压头的位移d和对模型m施加的载荷大小f，记录模型m中原子的均方位移在垂直于平面压头移动方向上的分量msd_x+y；
8、步骤4，使用步骤3记录的数据，以平面压头的位移d为横轴，记压头接触到模型时d为0，以压头对模型m施加的载荷大小f为纵轴，绘制载荷位移曲线；根据曲线的变化，识别并标记曲线上载荷骤降的阶段，这个阶段代表晶体破碎的过程，将这个过程的起始帧和末尾帧记录的分量msd_x+y和位移d提取出来，计算破碎因子α；
9、步骤二，对比不同形貌大小含能晶体颗粒的破碎因子，破碎因子越大，含能晶体颗粒的破碎剧烈程度越大。
10、本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：
11、本专利技术方法可用于含能晶体在各种形貌大小情况下破碎剧烈程度的定量评价，既可以纵向比较同种含能晶体在不同形貌大小时的破碎剧烈程度，又可以横向比较不同种类含能晶体之间破碎剧烈程度的高低，能够直观的对含能晶体的破碎剧烈程度进行表征。
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1.一种评价不同形貌大小含能晶体颗粒破碎剧烈程度的方法，其特征在于，通过分子动力学模拟，定义了破碎因子来量化破碎剧烈程度，具体包括：
2.根据权利要求1所述的评价不同形貌大小含能晶体颗粒破碎剧烈程度的方法，其特征在于，所述破碎因子α通过下式进行计算：
3.根据权利要求1所述的评价不同形貌大小含能晶体颗粒破碎剧烈程度的方法，其特征在于，所述含能晶体结构数据包括晶胞长度、晶胞方向和晶体内所有原子的原始分数坐标。
4.根据权利要求1所述的评价不同形貌大小含能晶体颗粒破碎剧烈程度的方法，其特征在于，所述均方位移是指在一段时间内，粒子的位置相较于初始位置变化所导致的位移的平方的平均值。
5.根据权利要求1所述的评价不同形貌大小含能晶体颗粒破碎剧烈程度的方法，其特征在于，固定模型M底部15％的原子作为基底。
【技术特征摘要】
1.一种评价不同形貌大小含能晶体颗粒破碎剧烈程度的方法，其特征在于，通过分子动力学模拟，定义了破碎因子来量化破碎剧烈程度，具体包括：
2.根据权利要求1所述的评价不同形貌大小含能晶体颗粒破碎剧烈程度的方法，其特征在于，所述破碎因子α通过下式进行计算：
3.根据权利要求1所述的评价不同形貌大小含能晶体颗粒破碎剧烈程度的方法，其特征在于，所述含能晶体结构...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊清，王小贺，姜炜，胡玉冰，郭志炜，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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