技术特征：
1.一种基于势能面匹配的材料力场拟合方法，其特征在于，包括：s1根据目标材料，获取对应的化学结构式；s2基于s1中化学结构式的原子杂化状态，构建关于所述化学结构式中连接键的化学结构模型；s3对s2中构建获得的化学结构模型，进行结构初步优化，获得能量最小化结构；s4基于s3中获得的能量最小化结构，通过dft方法计算获得目标材料的化学结构参数；s5基于s4中获得的化学结构参数，通过morse算法获得morse键伸缩势参数，并保存在分子模拟文件中；s6重复上述s2-s5，直至完成所有化学结构模型的计算，并将所有分子模拟文件集成进力场文件；s7基于s6中获得的力场文件，进行分子模拟仿真，计算目标材料的力学性能。2.根据权利要求1所述的材料力场拟合方法，其特征在于，所述s1中的目标材料为纤维材料。3.根据权利要求1所述的材料力场拟合方法，其特征在于，所述s2中化学结构模型包括团簇结构模型与断键后自由基片段模型。4.根据权利要求1所述的材料力场拟合方法，其特征在于，所述s3中结构初步优化是基于mmffs分子力场，结合最快速下降法与共轭梯度法对化学结构模型进行优化。5.根据权利要求1所述的材料力场拟合方法，其特征在于，所述s4中的化学结构参数包括平衡态键长、电子能、平衡态振动频率以及对应的振动波数。6.根据权利要求1或5所述的材料力场拟合方法，其特征在于，所述s4的具体过程为：s4.1通过久期方程对能量最小化结构进行振动频率分析，获得平衡态振动频率；s4.2结合s4.1获得平衡态振动频率的振型图，通过红外线光谱分析获得对应的振动波数；s4.3通过密度泛函理论对能量最小化结构进行波函数分析，获得对应的电子能以及平衡态键长。7.根据权利要求1所述的材料力场拟合方法，其特征在于，所述s5中的morse键伸缩势参数包括键解离势阱深度、平衡态键长以及控制平衡位置势能曲线曲率。8.根据权利要求1或7所述的材料力场拟合方法，其特征在于，所述s5的具体过程为：s5.1通过团簇结构模型与断键后自由基片段模型之间的电子能差值，计算键解离势阱深度：其中，h为普朗克常数，c为光速，d
ν
为波长单位表达的键解离势阱，为第i个自由基
片段摩尔焓，为团簇模型摩尔焓，δe
c
为温度修正项，r为理想气体常数，t为温度，e
el,fr,i
为断键后自由基片段的电子能，e
el,cl
为团簇结构的电子能；s5.2控制平衡位置势能曲线曲率计算：α＝(8π2cμν
e
χ/h)
1/2
＝0.2454(mν
e
χ)
1/2
＝0.1227ν
e
(m/d
ν
)
1/2
其中m＝m1m2/(m1+m2)，m为双原子系统的约化质量，m1与m2分别为双原子中每个原子的摩尔质量，χ为非谐性常数，ν
e
为平衡态振动频率对应波数。9.根据权利要求1所述的材料力场拟合方法，其特征在于，所述s7中的力学性能包括屈服强度、断裂强度以及断裂延伸率。
技术总结
本发明公开了一种基于势能面匹配的材料力场拟合方法，包括：S1根据目标材料，获取对应的化学结构式；S2基于化学结构式的原子杂化状态，构建关于化学结构式中连接键的化学结构模型；S3对化学结构模型进行结构初步优化，获得能量最小化结构；S4基于能量最小化结构，通过DFT方法计算获得目标材料的化学结构参数；S5基于化学结构参数，通过Morse算法获得Morse键伸缩势参数，并保存在分子模拟文件中；S6重复上述S2-S5，直至完成所有化学结构模型的计算，并将所有分子模拟文件集成进力场文件；S7基于S6中获得的力场文件，进行分子模拟仿真，计算目标材料的力学性能。本方法通过引入Morse键伸缩势参数，使得纤维材料仿真结果更加符合实际情况。际情况。际情况。
技术研发人员：史鹏程 祝颖丹
受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
技术研发日：2022.01.13
技术公布日：2022/5/6