結晶動力學模擬
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
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由于成核和生長過程十分復雜，模擬晶體微結構演變，著實是一種挑戰。
來自美國康寧公司、賓州州立大學和阿貢國家實驗室的跨學科團隊，發展了隱式玻璃模型（IGM），其采用廣義Born模型，用連續介質等效地替換了玻璃，使得模擬可以集中于研究原子生長團簇以及可作為異相成核位點的未溶解雜質的演變過程。他們將IGM模型應用于幾種不同的系統，即二元硅酸鋇、二元硅酸鋰和三元鈉鈣硅酸鹽，并基于已有相圖驗證了他們模擬得到的化合物。此外，他們還預測了偏硅酸鋰的形核團簇，并用SEM觀察了成核的結構，發現模擬得到的結構與實驗測量結果相符，從而證明了IGM模型用于晶體形核模擬的有效性。該文近期發表于npj Computational Materials4:59(2018)。
該文近期發表于npj Computational Materials 4: 59 (2018)，英文標題與摘要如下，點擊左下角“閱讀原文”可以自由獲取論文PDF。
Implicit glass model for simulation of crystal nucleation for glass-ceramics
Matthew E. McKenzie, Sushmit Goyal, Troy Loeffler, Ling Cai, Indrajit Dutta, David E. Baker & John C. Mauro
Predicting crystal nucleation behavior in glass-ceramic materials is important to create new materials for high-tech applications.
展開 開發 Avrami 的理論的Nakamura方程被用在Moldex3D來描述結晶動力，其模型描述為：
其中 K(T) 為非均勻結晶率常數；t1/2 為半結晶時間；T為溫度；R為通用氣體常數；ΔT = Tm - T 為冷卻溫度；f = 2T/( T + Tm)為修正因子；U*為結晶的相變化啟動能量；T∞ 為結晶過程的環境溫度。依照Hoffman等的理論后兩參數的通用值分別為：U* = 6284 J/mol 和T∞=Tg - 30。
參考文獻
[1]Jianxin Guo , Ph. D. Dissertation in Mechanical Engineering, 2000 ,New Jersey Institute of Technology.
[2]Andrea Sorrentino, Ph. D. Dissertation in Chenmical Engineering, University of Salerno.
展開 增加共價降低了六個數量級的結晶，并促進了玻璃化?；瘜W計量比的依賴性與材料的性質有關，如晶體相的光學性質和鍵指示符，相鄰原子間共有的電子數。量子化學圖解釋了這些趨勢，并為設計結晶動力學提供了藍圖。
圖1 不同硫屬化合物的結晶速度。
圖2 最小結晶時間τ。
圖3 玻璃化相變。
圖4 動力學隨鍵指標的變化。
綜上所述，最后，擴展化學鍵量詞(ES和ET)的使用，以描述其他類別材料的結晶和玻璃化動力學應該是有益的。四面體配位、共價體系和金屬是否也有類似的趨勢，即能否根據共享和轉移電子數量的定量數據預測它們的玻璃化和結晶行為？如果這個目標能夠實現，這將為制造玻璃和晶體的藝術提供一種新的科學視角。（文：水生）
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展開 近日，清華大學化工系徐軍副教授應邀在《Polymer Crystallization》雜志上發表了題為“Secondary nucleation in polymer crystallization: A kinetic view”的綜述文章，為TOC所繪的漫畫圖片“不甘躺平-結晶之路”被選為期刊封面。聚合物分子如何找到通往結晶成核的正確途徑？這是一個艱難的旅程。如圖1所示，聚合物分子嘗試了各種可能的路徑來到達目的地，前仆后繼，但最快同時也是熱力學穩定（自由能下降）的路徑將最終勝出，捷足先登。
圖1 “不甘躺平-結晶之路”漫畫被用作雜志的封面圖片
晶體表面的次級成核在聚合物結晶過程中起著至關重要的作用，它決定了晶體生長前沿的片晶厚度和球晶的徑向生長速率。在過去的幾十年里，人們對次級成核進行了深入的研究，但是對其分子機制和動力學的理解還不全面。
本綜述文章首先簡要回顧了聚合物結晶次級成核的主要研究進展，總結了主要的結晶理論模型，討論了影響柔性聚合物分子鏈在晶體生長前沿次級成核時的熱力學和動力學因素，并從動力學角度討論了一些遺留問題。通過對動力學進行分析，揭示了聚合物分子鏈成核與小分子晶體成核的區別。由于結晶單元間的共價鍵連接，如果最小穩定核由一根高分子鏈上的單元結晶而成，那么其成核速率將由最小穩定核而不是臨界核決定。
展開 本文通過abaqus顯示動力學的方法對BCC結構進行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結構，壓頭設置為剛性面，添加質量縮放，加快運算速度，為點陣結構壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實體，然后對實體進行處理，得到點陣單胞點陣結構。
b.建立單胞BCC梁單元點陣模型,然后進行刪除面的操作，得到單胞BCC點陣結構，接下來進行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設置參考點，模擬萬能試驗機壓頭，剛性單元不參與計算，不影響計算結果，加快運算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗進行裝配，從上到下依次為壓板-點陣-壓板。
3.設置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應力應變值見下表所示。
設置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設置。
4.設置分析步Dynamic,Explicit，時間設置為5s，以每秒1mm的速度進行壓縮模擬，開啟質量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計算相應的應力-應變曲線。
5.設置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數為0.3，設置通用接觸。
以下部分為付費部分
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使用火災動力學模擬器(FDS)完成火災CFD模擬課程（英）
發布于2026年3月
MP4 | 視頻：h264, 1920x1080 | 音頻：AAC, 44.1 KHz, 雙聲道
語言：英語 | 時長：12小時45分鐘 | 大小：9.42 GB
**FDS實用火災建模 — 熱釋放速率、暖通空調、控制系統及高級CFD
關鍵詞：GROMACS；小分子；自組裝；分子動力學；回轉半徑
背景介紹
小分子自組裝過程廣泛存在于材料、生命與能源體系中，其微觀機理關乎膠束/囊泡形成、層狀有序相的出現以及功能納米結構的穩定性。相比僅觀察宏觀現象，分子動力學（MD）能在原子尺度直接揭示小分子的自組裝機理，直觀體現其自組裝過程，從而為藥物，納米材料設計提供理論依據。
本案例基于GROMACS軟件，模擬分析匹格列酮四聚體的分子自組裝過程
一套基于 MATLAB/Fortran 編寫的二維鍵基近場動力學（Bond-based Peridynamics）數值仿真代碼。程序采用經典的動態松弛算法（Dynamic Relaxation），將動力學方程轉化為解決準靜態問題的工具，模擬二維材料在單軸壓縮載荷下的響應及裂紋擴展過程。
準靜態模擬方案：利用動態松弛代碼，通過人為阻尼迭代，穩定求解準靜態單軸壓縮過程。
模型：常規態近場動力學
語言：Fortran
可實現完整多晶巖石或帶預制裂紋多晶巖石的單軸壓縮試驗的數值模擬，可出應力-應變曲線、損傷等演化過程。
（贈送代碼使用指導）
分子動力學模擬-礦物表面潤濕性1個月前
關鍵詞：頁巖油，分子動力學，lammps，gromacs，界面張力，最小混相壓力
摘要：分子模擬方法在探究納米尺度下分子間相互作用方面展現出巨大的技術優勢。因此，本文采用分子動力學模擬方法，研究礦物表面潤濕性。
通過我這套LAMMPS, GROMACS代碼，你可以實現不同氛圍氣體，不同溫度下的潤濕性-接觸角計算。這套代碼還可以把氣體換成油，水中加入表面活性劑，助溶劑，離子等，進行研究。
Sophia
關鍵詞：GROMACS；冰；拉伸; 分子動力學模擬
冰（尤其是六方冰?Ih）的微觀力學性能直接影響到極地工程、寒區交通、冷熱循環材料以及航空航天器在超低溫環境中的安全與可靠性。傳統宏觀實驗很難捕獲納米尺度下冰的裂紋萌生與氫鍵斷裂細節，而分子動力學（MD）模擬恰能在原子層面揭示這些本質機理。借助?GROMACS?這一高性能開源 MD模擬軟件，我們在本案例中對?Ih冰進行拉伸模擬
關鍵詞：頁巖油，分子動力學，lammps，gromacs，界面張力，最小混相壓力
摘要：分子模擬方法在探究納米尺度下分子間相互作用方面展現出巨大的技術優勢。因此，本文采用分子動力學模擬方法，研究體相CO2/原油的混相機理。
通過我這套LAMMPS, GROMACS代碼，你可以實現不同氣體，不同油種類，不同溫度下的油氣界面張力和最小混相壓力計算。這套代碼還可以把氣體換成水，在氣體/水中加入表面活性劑
關鍵詞：GROMACS；NaCl；氣液界面; 分子動力學；packmol
海水淡化、海氣相互作用及儲能電解質等領域，需要研究鹽溶液在氣?液界面處的微觀結構和動態行為。相比宏觀實驗，分子動力學（MD）模擬可直接揭示 Na+、Cl- 以及水分子在界面處的分布與取向，為理解表面張力、離子特異性（Hofmeister
一、案例概述
1.1 案例目的
本案例旨在幫助學習者掌握利用Abaqus顯示動力學模塊模擬臺球撞擊過程的完整流程，包括幾何建模、材料定義、接觸設置、分析步參數配置、網格劃分及結果后處理等核心操作。通過本案例的學習，學習者能夠深入理解顯示動力學在解決瞬態撞擊問題中的應用原理，掌握撞擊過程中速度、應力、接觸力等關鍵物理量的提取與分析方法。
1.2 問題描述
模擬“球桿撞擊臺球-臺球正碰
關鍵詞：CP2K；烷烴；裂解；高溫；分子模擬
在有氧氣的情況下，物質在高溫下發生的分解稱為燃燒，而在沒有氧氣的情況下則稱為熱解。烷烴的質量越大，支鏈越多，熱解的速率通常也會越大。烷烴的裂解涉及到C-C和C-H鍵的斷裂，是自由基機理。本案例將通過CP2K軟件實現烷烴的熱解反應。
初始模型的構建
首先通過packmol軟件將10個正葵烷插入到3*3*3 nm3的立方盒子中，輸入文件如圖1所示
