有限元和分子动力学结合的纳米梁研究方法

给出了一种新的有限元与分子动力学相结合的纳米梁的模拟方法.其基本思想是在分子动力学初始化的基础上进行有限元分析,在有限元分析结果的基础上通过分子动力学松弛模拟,这样既保证了计算结果的精度又使计算速度得到大幅度提高,克服了传统分子动力学效率低的缺点.通过纳米梁性能的研究实例详述了结合过程.     

图形软件与Amber程序的联合应用

根据分子动力学模拟软件Amber的使用流程，分析了几种图形软件在相应流程中的应用．分子动力学模拟与图形软件的有机结合，大大简化了对所模拟的分子特别是生物大分子的分析，使输入和输出文件都变得更加方便直观．     

图形软件与Amber程序的联合应用

根据分子动力学模拟软件Amber的使用流程，分析了几种图形软件在相应流程中的应用．分子动力学模拟与图形软件的有机结合，大大简化了对所模拟的分子特别是生物大分子的分析，使输入和输出文件都变得更加方便直观．     

NPT系综下应用ABEEM-7P水分子模型的动力学模拟

应用ABEEM‐7P水分子模型,对含有216个水分子的液态水体系,采用周期性边界条件,在NVT 和NPT 系综下进行分子动力学模拟,研究了不同的NVT、NPT 系综运行时间和压力弛豫时间,对分子动力学模拟的影响．通过分析,发现NVT系综运行时间为500 ps时,模拟的动力学性质同实验值偏差较小且计算速度较快,而当τT ＝0．01 ps时,τP较大或较小时动力学性质偏差较大．因此,216个水分子动力学模拟时τP 选为0．05～5 ps ．应用以上研究结果,分析了NPT 系综下260～310 K温度范围内,相同的τT 不同的τP 下,NPT系综的动力学性质以及某些性质与温度的依赖关系．分析显示,216个水分子动力学模拟得到的性质是合理的,为以后更深入精细研究水分子体系提供参考．     

一种用于剂量效应模拟的新型分子动力学统计噪声改进算法

提出了一种用于分子动力学(MD)模拟晶体靶材料中离子注入的加速算法.READE(包含剂量效应的稀有事件算法)方法可以很好的加速含剂量效应的离子注入的分子动力学模拟.在保证高精度和剂量效应的同时,模拟的时间大幅度减小.同时,在模拟中许多导致统计噪声的细节在READE中被考虑进来,并使得READE更加合理和可信.     

薄膜生长与原子尺度的计算机模拟

总结了近年来多篇文献报道的新现象,在传统公认的薄膜生长过程与模式基础上,进行了补充和完善.介绍了计算机模拟薄膜生长的多种模型与方法及其应用特点,包括了分子动力学模型、蒙特卡洛模型、动力学蒙特卡洛模型以及具有发展潜力的量子力学模型.简介了当前国内外计算机模拟薄膜生长的研究现状.     

GaN量子点弹性模量的分子动力学模拟

 应用一种分子动力学的方法,模拟预测了氮化镓（GaN）量子点在应变状态下的弹性模量和体积模量.通过在闪锌矿和纤维锌矿两类模型上施加不同形式的应变,得出了体应变和系统能量之间的关系.进一步利用分子动力学方法模拟出系统的能量,并计算出GaN材料在应变状态的弹性模量.在零应变状态下,预测结果同以往的理论值和实验值相吻合.     

微观孔洞演化的分子动力学研究进展

先进金属材料如镍基单晶高温合金、特种钢材、钛合金、铝合金、3D打印多晶金属中普遍存在微孔洞。由于微孔洞演化和损伤机理性认识缺乏,微孔洞对材料性能影响尚未得到统一认识,关键在于实验手段难以获知应力、应变、能量等物理场。分子动力学模拟可以提供直观的原子运动信息,通常用来研究微孔洞演化对材料性能影响,为先进材料设计和性能调控提供理论依据。通过分子动力学计算得到的能量、应力、应变等,可以为更大尺度计算提供微孔洞演化物理本质。本文针对分子动力学模拟在微孔洞及其演化对材料性能影响的应用,从国内外研究现状出发,总结了当下热点和关键结论,分析了分子动力学应用存在的问题,对未来的发展趋势做出了展望。     

从头计算分子动力学方法及其应用

从头计算分子动力学方法把密度泛函理论和分子动力学方法有机地结合起来,使电子的极化效应及化学键的本质均可用计算机分子模拟方法进行研究,是目前计算机模拟实验中最先进、最重要的方法之一。文章简述了从头计算分子动力学方法的基本原理,介绍了该方法在水、水溶液及其他氢键液体的结构与动力学研究中的应用。     

集中荷载下碳纳米管的弯曲及其分子动力学模拟

利用圆柱壳半无矩理论研究了悬臂碳纳米管在集中荷载作用下的弯曲问题,得到了该问题的内力解和位移解,并通过分子动力学模拟验证了理论解的适用性.研究结果表明,当锯齿型碳纳米管长径比为5.2～12.0、扶手椅型碳纳米管长径比为5.5～18.0时,理论解与分子动力学模拟结果较为吻合.     

相变传热相关问题的分子动力学模拟及研究

对相变传热过程中有关问题的分子动力学模拟进行了综述．通过对平衡分子动力学(EMD)、非平衡分子动力学(NEMD)模拟相变传热中各种问题的综合分析，讨论了目前在相变传热中有关分子动力学模拟的几个重要问题．     

分子动力学模拟在钙基地聚合物研究中的进展

随着材料研究从宏观到微观逐步发展的趋势,分子动力学模拟成为研究材料微观结构的重要手段。基于分子动力模拟在钙基地聚合物的研究,综述了分子动力学的基本理论,详细介绍了分子动力学模拟对钙基地聚合物中C—S—H、N—A—S—H和C—A—S—H凝胶的研究进展。通过模拟得到的数据,同已有的实验数据进行对比,验证了计算机模拟的可操作性。最后,指出当前研究中存在的问题并对下一步的工作进行了展望。     

从头计算分子动力学方法及其应用

从头计算分子动力学方法把密度泛函理论和分子动力学方法有机地结合起来，使电子的极化效应及化学键的本质均可用计算机分子模拟方法进行研究，是目前计算机模拟实验中最先进、最重要的方法之一。文章简述了从头计算分子动力学方法的基本原理，介绍了该方法在水、水溶液及其他氢键液体的结构与动力学研究中的应用。     

HFC-227ea热力学物性的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟算法研究了七氟丙烷 (HF C-2 2 7ea)的热力学物性。通过将 HFC-2 2 7ea作为极性的两质点 L ennard-Jones流体处理建立了相应的势能模型。利用等温等压系综 +测试粒子 (NPT+ Test Particle)算法对 HF C-2 2 7ea的气液相平衡性质、过冷液和过热蒸气性质进行了模拟。模拟结果与美国国家标准研究所 (NIST)的数据库的最大相对偏差分别在 1.3 % (单相区 )和 1.6% (气液平衡区 )以内 ,表明该模拟方法已可用于物性的预测和工程实际     

PeerMD： A P2P Molecular Dynamics Simulation Framework Based on Web Services

PeerMD, a P2P molecular dynamics simulation frame-work based on Web services is proposed. It utilizes rich free CPU time and network bandwidth of P2P networks to provide enough resources for dynamics simulation of bio-macromolecule, and has resolved the problem that it is difficult to interoperate between heterogeneous peers in P2P environment through Web services. Structure of PeerMD is given. Function, input and output of molecular dynamics simulation Web service are defined. Processes of publishing, discovering and invoking of molecular dynamics simulation Web service based on multi-level SuperPeer are given. A protocol system of PeerMD is implemented on a basic P2P platform JXTA, and experimental simulations of tumor necrosis fact alpha （TNF-α） and two mutations of it are executed on the protocol system. Simulation results show that PeerMD can speed up molecular dynamics simulation perfectly.     

生物大分子的分子动力学模拟过程在百万亿次集群上的部署优化

分子动力学模拟作为研究生物大分子功能和性质的新工具,已广泛应用于蛋白质和核酸等物质的分子动态学行为研究,但目前常规分子动力学模拟时间尺度较小,不能达到生物大分子分子动态行为的有效取样范围。温度副本交换分子动力学可同时运行多个独立模拟,明显提高模拟时间的可及尺度,但需要千核以至万核的计算资源,目前已发表的相关文献其模拟体系使用的计算资源均较小。本文利用国家超算济南中心的神威4000A百万亿次集群,首先进行单副本的分子动力学模拟,然后利用外切纤维素酶催化结构域的模拟体系(约5万原子)进行多达128个温度副本的分子动力学模拟,一次模拟任务最多成功利用6 720个CPU核心同时进行计算,最高总运算速度累计达到2 274 ns/d,这为分子动力学模拟利用上万核心进行计算提供了新的思路。     

基于机群的并行分子动力学裂纹模拟

在探讨并行分子动力学算法的基础上,介绍机群并行分子动力学计算环境的构建.详细说明了在机群并行计算环境下,并行分子动力学计算的编程过程和实现方法.最后以并行分子动力学程序Lammps为例,介绍其在自强3000机群并行计算环境下的安装和使用,并以二维LJ裂纹扩展模拟的实例进行验证,得到一些初步的结果.     

有机蒸气-空气扩散系数的分子动力学模拟

气体扩散系数是一个重要的传质基础数据,基于分子模拟理论,利用分子模拟软件Materials Studio 7.0对部分有机蒸气-空气扩散系数,包括正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷,进行分子动力学模拟,建立气体分子结构模型,构建晶胞,经弛豫、分子动力学运行后,对平衡体系进行分子动力学运行和分析,得到气体分子的均方位移曲线。输出相关数据并计算扩散系数,然后分析分子量及体系温度对模拟结果的影响情况,同时将扩散系数模拟值与实测值进行对比分析,从而验证了该方法的可行性。     

A simulation method of combinding boundary element method with generalized Langevin dynamics

A new simulation approach to incorporate hydration force into generalized Langevin dynamics (GLD) is developed in this note. The hydration force determined by the boundary element method (BEM) is taken into account as the mean force terms of solvent including Coulombic interactions with the induced surface charge and the surface pressure of solvent. The exponential model is taken for the friction kernel. A simulation study has been performed on the cyclic undecapeptide cyclosporin A (CPA). The results obtained from the new method (GLDBEM) have been analyzed and compared with that obtained from the molecular dynamics (MD) simulation and the conventional stochastic dynamics (SD) simulation. We have found that the results obtained from GLDBEM show the obvious improvement over the SD simulation technique in the study of molecular structure and dynamic properties.