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直播入口:分子动力学软件J-OCTA跨尺度模拟仿真案例应用

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导语:作为一款跨尺度分子动力学软件,J-Octa能够从原子级到微米级的范围内对橡胶、塑料、薄膜、涂料及电解质材料等的开发所需的材料特性进行预测的“材料物性分析软件”。也可以将其作为“知识发现工具”用来理解那些在实验中无法完全把握的复杂现象和材料物性。
8月29日19时,仿真秀认证机构庭田科技将邀请分子动力学领域湘潭大学唐现琼老师,在仿真秀官网和App为大家带来《J-OCTA跨尺度模拟软件:一座连接分子模拟、粗粒化与有限元的桥梁》公开课。将介绍一些高分子的交联结构、聚合物的单轴拉伸力学性能、含高填充率填料的聚合物建模方法和J-Octa与LS-DYNA的多尺度联合仿真案例应用。
一、直播安排

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J-OCTA跨尺度模拟仿真 :一座连接分子模拟、粗粒化与有限元的桥梁-仿真秀直播

二、J-OCTA软件优势有哪些
J-OCTA在材料研发领域有很多区别于其他同类软件的优势:
1. 速度快:VSOP和LAMMPS在同类软件中的计算速度较快,用户可以使用VSOP和LAMMPS进行大规模的计算(原子数超过100K+),计算效率是MS软件的N倍(实测N>5)。

(图1:由1200万个粒子组成的大规模复合材料模型)
2. 精度高:J-OCTA的内置工具可以通过量子化学的计算结果对力场参数进行优化。此外,支持EAM(金属)、PCFF(聚合物)、混合(EAM+LJ)等多种力场。

(图2:分子二面角势能优化)
3. 反应快:根据量子化学计算结果,可以在MD(VSOP)中进行反应模拟。J-OCTA内置GUI可以简单便捷地设置反应位点。更重要的是,计算效率是MS软件的几十倍(1天vs2个月),物超所值!

(图3:环氧树脂的固化反应)

4. 界面:J-OCTA利用SIESTA(基于原子轨道基底的DFT计算软件)作为内置的界面能计算工具,可以预测分子和固体表面之间的界面能,以此来确定LJ势。

(图4:界面能和势能优化的DFT计算)

5. 建模:J-OCTA可以通过将珠簧模型(Kremer-Grest)反向映射为全原子模型来建立无定形结构。该功能可以显著提高聚合物的构建效率。

   (图5:利用反向映射建立无定形结构)

6. 流变:具有独特的“流管模型”,可用来模拟流变特性。只能在J-OCTA中通过PASTA、NAPLES和VSOP-DPD实现。利用VSOP-DPD,可以用相分离和填料分散来评价熔融聚合物的动力学特性。

(图9:利用原语链表网络模型预测熔融聚合物粘弹性)

7. 介观:对于介观尺度上的模拟,尤其是SCF或DPD,J-OCTA显著优于其他软件,其求解器功能强大且效率很高。

8. 粗粒化:J-OCTA支持粗粒化势能的自动推算功能。同时支持反向映射函数功能,可以从SCF缩放成MD或FEM模型。其中从SCF到MD的反向映射很少见,该功能可以简单便捷地构建界面结构。

(图10:利用SCF得到的相分离结构导入为FEM模型)

9. 有限元:对于有限元建模,J-OCTA可以使用相分离结构数据创建STL数据、LS-DYNA和Nastran的体素网格。LS-DYNA可以直接在J-OCTA中调用。

(图11:相分离结构、体素网格以及使用LS-DYNA模拟单轴拉伸)

10. RVE : J-OCTA可以用于构建复合材料的复杂结构,该结构称为代表性体积单元(RVE),这一功能支持建立高填充填料的分散结构模型。

(图12:代表性体积单元(RVE)示例)

11. 费用低:除了VSOP,J-OCTA中大部分求解器都是开源的,建立模型后用户可以在服务器上免费进行运算。

12. 机器学习:对于数据科学,J-OCTA具有基于机器学习(ML)的定量构效-属性关系(QSPR)预测功能。该功能可以通过学习化学结构和材料属性数据之间的关系来预测物理特性(如图13)。

(图13:使用ML-QSPR法预测聚合物密度 )

13. 批处理:为了分析庞大的数据,利用MD建模接口和Python脚本,支持高通量的分子动力学模拟,可以在命令行中构建分子模型并连续执行MD模拟命令。同时,利用Python脚本可以进行多种后处理分析。

14. 后处理:可以将其他软件(LAMMPS等)的计算结果转换为J-OCTA格式,以便灵活地输出想要的结果。

15. 便于学习的帮助文档:包含案例手册及用户手册。

(图14:帮助文档界面)


来源:仿真秀App
LS-DYNANastran复合材料化学后处理分析其他软件材料分子动力学LAMMPS多尺度J-OCTA
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-08-29
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