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分子动力学模拟材料行为

共计 30 章节
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01
课程导入
学习目标 · 课程定位 · 分子动力学模拟在材料科学中的价值与整…
课程导入学习目标
02
分子动力学基础
分子动力学的基本原理 · 牛顿运动方程 · 时间积分算法（Verlet
分子动力学基础分子动力学的基本…
03
原子间相互作用势
常见势函数（Lennard-Jone… · EAM · MEAM
原子间相互作用势Lennard-Jone
04
初始条件与边界条件
初始坐标与速度的生成 · 周期性边界条件 · 最小镜像约定
初始条件边界条件
05
系综与热力学控制
微正则系综（NVE） · 正则系综（NVT） · 等温等压系综（NPT）的原理
系综热力学控制
06
模拟流程与参数设置
从建模 · 能量最小化 · 平衡到生产模拟的完整流程
模拟流程参数设置
07
常用软件与工具
LAMMPS · GROMACS · NAMD
常用软件工具
08
建模与可视化
Materials Studio · OVITO · VMD等工具的使用
建模可视化
09
力场与势函数参数化
如何为特定材料体系选择或拟合势参数 · 力场验证与误差分析
力场势函数参数化
10
能量最小化与结构优化
最速下降法 · 共轭梯度法 · 牛顿法等优化算法在MD初始结构弛豫中…
能量最小化结构优化
11
平衡态模拟与热力学性质计算
温度 · 压力 · 能量
平衡态模拟热力学性质计算
12
结构分析
径向分布函数（RDF） · 结构因子 · 配位数
结构分析RDF
13
动力学性质计算
扩散系数（Einstein关系 · Green-Kubo公式） · 黏度
动力学性质计算Einstein
14
力学性质模拟
弹性常数 · 应力-应变曲线 · 屈服强度
力学性质模拟弹性常数
15
热学性质模拟
比热容 · 热膨胀系数 · 热导率（非平衡MD
热学性质模拟比热容
16
相变与相稳定性
熔化 · 凝固 · 晶相转变
相变相稳定性
17
缺陷与扩散
空位 · 间隙原子 · 位错
缺陷扩散
18
表面与界面行为
表面能 · 吸附 · 润湿
表面界面行为
19
纳米材料模拟
纳米线 · 纳米颗粒 · 纳米薄膜
纳米材料模拟纳米线
20
聚合物与软物质模拟
粗粒化模型（如MARTINI） · 聚合物链构象 · 玻璃化转变
聚合物软物质模拟
21
生物材料与复杂体系
蛋白质 · DNA · 脂质膜等生物分子的MD模拟
生物材料复杂体系
22
多尺度模拟方法
量子力学/分子力学（QM/MM） · 粗粒化 · 介观模拟与全原子MD的耦合策略
多尺度模拟方法QM/MM
23
增强采样技术
伞形采样 · 元动力学 · 副本交换
增强采样技术伞形采样
24
机器学习与分子动力学
机器学习势函数（如神经网络势 · GAP） · 机器学习加速MD模拟与材料性质预测
机器学习分子动力学
25
数据分析与后处理
轨迹分析 · 统计误差分析 · 相关性分析
数据分析后处理
26
案例实战
金属材料（如铜 · 铝）的拉伸断裂模拟 · 从建模到结果分析的完整流程
案例实战金属材料
27
案例实战
聚合物玻璃化转变温度的模拟 · 通过降温曲线与体积-温度关系确定Tg
案例实战聚合物玻璃化转变…
28
案例实战
纳米流体通道中水的输运性质模拟 · 分析速度分布与扩散系数
案例实战纳米流体通道
29
常见问题与调试
模拟发散 · 能量漂移 · 温度控制失效
常见问题调试
30
综合提升与前沿展望
分子动力学模拟的局限性 · 高性能计算（GPU并行） · 与实验结合
综合提升前沿展望