多尺度模拟计算及平台开发

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tuaa29801
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
接触行为的研究是摩擦学的基础问题,是分析摩擦、磨损和润滑问题的基础。微/纳尺度接触行为下的高粘附、高表面作用能是制约微纳米器件应用和推广的重要因素,研究微/纳接触、摩擦原理,将其用于指导MEMS系统的设计和制造对促进纳米科技的发展具有重要作用。多尺度方法既能有效提高计算效率又能获得模拟中的局部细节,近年来得到了较大的发展,并开始应用于微/纳接触行为的模拟研究。分子动力学只能对探头和基体接触的模型进行模拟,利用多尺度方法则能实现粗糙表面接触行为的模拟。  本文将着重研究将基于并行计算的多尺度算法用于微/纳表面接触问题模拟的实现问题,开发拥有高精度和高效率的多尺度模拟软件,为多尺度方法的进一步应用奠定基础。简要概述了跨原子和连续介质多尺度方法的基本原理,在Linux系统下,搭建了集群并行计算系统。阐述了Libmultiscale软件的计算流程,以此建立软件的构架,完成了Libmultiscale的安装。采用EAM势能函数建立了铜材料的球形探头与光滑表面基体的接触模型,对Libmultiscale的模拟精度和效率进行了测试。针对测试中出现的问题,对软件的算法进行了修改。  精度测试结果表明Libmultiscale能较好的控制模拟中探头的受力,但探头位移与分子动力学模拟存在固有误差,当在原子区初始温度为0K时误差最小。效率测试结果显示对原子区域和有限元区域采用较为合适的进程分配,能缩短模拟时间。在精度允许的范围内,不管怎样粗化有限元网格和降低交接区尺寸,二者在模拟时间上的消耗依然较大。通过对异地节点信息读取算法的改变,将有限元区域的并行效率提高了2倍,在使用36个进程的模拟中,总模拟时间缩短了87%。  通过对基于并行计算的多尺度模拟软件Libmultiscale的开发和研究,搭建了高效的并行计算平台,为桥域多尺度方法对有限元节点力的计算提供了一种基于线性本构关系的新方法,完成了将高性能并行计算应用在微/纳粗糙表面接触模拟中的多尺度软件的开发。今后的研究方向在于如何建立更加科学的多尺度模型进行粗糙表面接触行为的分析,在软件中实现温度的控制也是进行摩擦行为模拟的必要条件。
其他文献
联轴器是机械传动系统的重要部件,它的防护水平反映了一个国家的工业安全程度和安全科技水平。联轴器工作时转速较高,加强联轴器的安全防护可以预防并降低绞碾、飞溅等事故的发生,实现传动系统工作环境的安全。目前国内尚没有统一的、专门针对联轴器防护的标准,防护装置的设计、制造、安装等很不规范。因此,本文采用线性回归分析和尺寸链理论相结合的方法,对标准刚性联轴器防护装置进行了研究和设计。本文在分析了联轴器危险的
目的 探讨透明质酸钠凝胶对卵巢囊肿剥除术患者炎性因子水平和术后粘连的影响.方法 选取2017年3月至2018年11月解放军第97医院收治的168例行卵巢囊肿剥除术患者,随机分为对照
我国煤系高岭土资源丰富,且具有品质好、易开采等特点。目前,高岭土型 FCC催化剂已经成为催化裂化催化剂研究的主要方向,但煤系高岭土在该领域应用较少。REHY分子筛是FCC催化剂
随着我国采煤技术的不断提高和先进设备及技术的发展,综放开采因其高产高效的优势,成为厚煤层开采的重要途径。而提高顶煤回收率是保证厚煤层安全经济开采的有效方法,所以研究顶
目的 采用慢病毒载体构建稳定过表达载脂蛋白A1 (apolipoprotein A1,ApoAl)基因的SIHA、HELA细胞系,为研究ApoA1在宫颈癌中的作用机制奠定基础.方法 构建过表达ApoA1基因的慢
20世纪以来,世界经济的飞速发展消耗了大量的陆地及近海的有限的资源,世界各国都面临着资源日益短缺的情况,于是人们把目光投向了资源更加丰富的海底区域。世界各国都致力于
目的 评估microRNA-520a作为异位妊娠(ectopic pregnancy,EP)患者非侵入性血清学诊断标志物的临床应用价值.方法 收集2017年1月至2018年12月首都医科大学附属北京妇产医院185
包装材料的缓冲性能直接影响包装缓冲效果的体现,也是包装设计工作中所必须考虑和熟悉的重要因素之一。目前,包装材料的缓冲性能主要是通过缓冲材料的最大加速度-静应力曲线、
产品在流通中,运输环境的影响不可避免。这些自然的或非自然的因素,时刻都在影响着产品,对包装也是一个考验。运输中最常见也重要的物流破坏因素便是振动,冲击及温湿度。我们
煤与瓦斯突出是煤矿井下一种复杂的动力现象,也是煤矿中一种严重的自然灾害,我国的煤与瓦斯突出事故频发,严重威胁着矿井生命财产安全以及正常生产。因此,为了提高煤与瓦斯突出危