超精密加工分子动力学仿真可视化研究

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1、摘要科学技术的不断发展使碍超精密加工技术已经从传统的微米级进入到了纳米级领域。分子动力学仿真技术对于验证超精密加工实验结果、表现加工微观特性等方面具有重要意义。然而，分子动力学仿真技术的发展受到了计算速度慢，程序调试周期长，最后结果不直观等一系列因素的限制，所以迫切需要一种新技术来克服这些困难。分子动力学仿真可视化技术就是这样的一种新技术，它将传统的数字变为三维图形、动画，大大提高了科研效率。此项技术的应用可以观察仿真结果、提高程序调试速度，有效进行学术交流，从而促进超精密加工微观机理的研究。本文主要就可视化技术在基于切削加工的分子动力学仿真结果的应用

2、进行了研究，本文开发的MDView对切削过程分子动力学仿真进行了可视化，为研究微观切削机理提供了有效的可视化工具。MDView划分为仿真数据文件读取、切削三维结构场景图的构建和显示、以及对诸如交互操作等外部事件的处理等三个模块，采用c十+和OpenGL开发。切削加工分子动力学仿真结果以一种特定地格式存储于文本文件中，MDVicw能够读取并理解这些空间结构及属性信息，并按照读取的空间结构，来显示仿真模型的三维图形．它可对仿真模型进行旋转、平移、缩放、剖视等交互操作或绘制后处理云图以方便科研工作者分析仿真结果。众多原子在实时交互的操作对系统性能提出了较高的

3、要求，所以MDvicw针对仿真结果文件导入功能和交互操作的响应时间这两个关键问题，对程序性能做了有效改进。用MDView对金刚石切削单晶铝的分子动力学仿真结果进行了可视化，从而证明MDView在超精密加工分子动力学仿真可视化方面是有效的。关键词：可视化、分子动力学、0penGL、超精密加工摘要ABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandtedmologysUltraprecisionmanufacturingtechniquehasMvancedrapidlyfromthetraditionalmicrometerman

4、ufacturingtothen姐ometermanufacturing，Thecomputersimulationofmoleculardymmics㈣playsanimportantroleinvalidatingtheexperimentresult,presentingmicrocosmicmanufacturing．But，itWasrestrictedbyslowcalculating，longperiodsofprogramdebuggingandresultsnotinmitionisticetc．Therefore，atechnolo

5、gyiscriedfortoovercomethesedi伍culties．TherecomesvisualizationofMDsimulation．Itconvertstraditionalnumbersinto3DgraphicsoranimationandadvaⅡcedgreatly妣efficiencyofresearch．T11istechnologyCanbeappliedinvisualizingsimulationresults，speedingupprogramdebuggingandcommunicatingresearchef

6、fectivelytoacceleratetheresearchofultraprecisionmanufacturingmicrocosmicmechanism．TllispaperfocusesontheresearchofvisualizationwhichisappliedinMDsimulationbasedonmachiningfield．MDViewisdevelopedtovisualizetheprocessofmachiningandprovided嬲visualtoolfortheresearchofmicrocosmiccutt

7、ingmechanism．MDViewincludesimportingthesimulationresults，constructinganddisplaying3DsBeneofmachiningprocessandhandlingwitheventssuchasinteraction．ItisimplementedwithC．HandOpenGL．neMDsimulationresultsofmachiningarestoredintextfileinaspecificformat．N∞ViewCanimportthespaciaIscnlctu

8、feandunderstandthepropertyinformation．Andthen，i