超精密加工分子動(dòng)力學(xué)仿真可視化研究.pdf

1、科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展使得超精密加工技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的微米級(jí)進(jìn)入到了納米級(jí)領(lǐng)域。分子動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)對(duì)于驗(yàn)證超精密加工實(shí)驗(yàn)結(jié)果、表現(xiàn)加工微觀特性等方面具有重要意義。然而，分子動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)的發(fā)展受到了計(jì)算速度慢，程序調(diào)試周期長(zhǎng)，最后結(jié)果不直觀等一系列因素的限制，所以迫切需要一種新技術(shù)來(lái)克服這些困難。分子動(dòng)力學(xué)仿真可視化技術(shù)就是這樣的一種新技術(shù)，它將傳統(tǒng)的數(shù)字變?yōu)槿S圖形、動(dòng)畫(huà)，大大提高了科研效率。此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用可以觀察仿真結(jié)果、提高程序調(diào)試速度

2、，有效進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，從而促進(jìn)超精密加工微觀機(jī)理的研究。 本文主要就可視化技術(shù)在基于切削加工的分子動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果的應(yīng)用進(jìn)行了研究，本文開(kāi)發(fā)的MDView對(duì)切削過(guò)程分子動(dòng)力學(xué)仿真進(jìn)行了可視化，為研究微觀切削機(jī)理提供了有效的可視化工具。 MDView劃分為仿真數(shù)據(jù)文件讀取、切削三維結(jié)構(gòu)場(chǎng)景圖的構(gòu)建和顯示、以及對(duì)諸如交互操作等外部事件的處理等三個(gè)模塊，采用C++和OpenGL開(kāi)發(fā)。切削加工分子動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果以一種特定地格式存儲(chǔ)于

3、文本文件中，MDView能夠讀取并理解這些空間結(jié)構(gòu)及屬性信息，并按照讀取的空間結(jié)構(gòu)，來(lái)顯示仿真模型的三維圖形。它可對(duì)仿真模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、平移、縮放、剖視等交互操作或繪制后處理云圖以方便科研工作者分析仿真結(jié)果。眾多原子在實(shí)時(shí)交互的操作對(duì)系統(tǒng)性能提出了較高的要求，所以MDview針對(duì)仿真結(jié)果文件導(dǎo)入功能和交互操作的響應(yīng)時(shí)間這兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)程序性能做了有效改進(jìn)。用MDView對(duì)金剛石切削單晶鋁的分子動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果進(jìn)行了可視化，從而證明MDVi