分子模擬在含能材料中的應用

第1章緒論1
1.1含能材料1
1.2分子模擬方法1
1.2.1分子力學方法2
1.2.2分子動力學模擬2
1.2.3蒙特卡羅模擬2
1.2.4從頭算分子動力學3
1.3分子動力學模擬在含能材料中的應用3
1.3.1分子動力學模擬在熱分解中的應用3
1.3.2分子動力學模擬在晶體形貌中的應用4
參考文獻5
第2章分子模擬8
2.1分子力場方法8
2.1.1經典力場8
2.1.2反應性力場10
2.2晶體生長預測模型11
2.2.1BFDH模型11
2.2.2Gibbs-Wulff晶體生長定律11
2.2.3周期性鍵鏈（PBC）理論11
2.2.4附著能（AE）模型12
2.2.5占據(jù)率模型14
2.2.6螺旋生長模型14
2.2.7Equilibrium模型15
2.2.8蒙特卡羅模擬15
2.2.9各生長預測模型的分析比較15
2.3電子結構分析方法16
2.3.1Hirshfeld表面和指紋圖16
2.3.2約化密度梯度函數(shù)分析方法16
2.3.3分子表面靜電勢17
2.3.4鍵解離能計算17
2.3.5前線分子軌道17
2.3.6紅外振動光譜17
2.3.7態(tài)密度18
參考文獻18
第3章含能材料熱分解反應分子動力學模擬22
3.1引言22
3.2高溫下RDX熱分解反應分子動力學模擬22
3.2.1模擬細節(jié)與計算方法22
3.2.2模擬結果與分析23
3.2.3小結28
3.3高溫下TNT熱分解反應分子動力學模擬28
3.3.1模擬細節(jié)與計算方法28
3.3.2模擬結果與分析28
3.3.3小結31
3.4高溫下HMX熱分解反應分子動力學模擬32
3.4.1模擬細節(jié)與計算方法33
3.4.2模擬結果與分析33
3.4.3小結37
3.5高溫下HMX/Poly-NIMMO基混合炸藥分解機制38
3.5.1模擬細節(jié)與計算方法38
3.5.2模擬結果與分析39
3.5.3小結54
3.6高溫下HMX/HTPB基混合炸藥分解機理56
3.6.1模擬細節(jié)與計算方法56
3.6.2模擬結果與分析58
3.6.3小結72
3.7高溫下HMX/CL-20基混合炸藥分解機理73
3.7.1模擬細節(jié)與計算方法73
3.7.2模擬結果與分析75
3.7.3小結90
3.8高溫下HMX/DNAN基混合炸藥分解機理90
3.8.1模擬細節(jié)與計算方法90
3.8.2模擬結果與分析91
3.8.3小結106
參考文獻107
第4章含能材料結晶形貌的理論預測113
4.1引言113
4.2TKX-50晶體形貌預測113
4.2.1模擬細節(jié)與計算方法114
4.2.2TKX-50分子結構的溶劑效應研究115
4.2.3真空中TKX-50晶體生長形態(tài)預測120
4.2.4單溶劑中TKX-50晶體生長形態(tài)預測125
4.2.5FA/H2O混合溶劑中TKX-50晶體生長形態(tài)預測133
4.2.6TKX-50溶液生長理論模型比較與分析137
4.2.7TKX-50力場的修正143
4.2.8小結155
4.3HMX晶體形貌預測157
4.3.1模擬細節(jié)與計算方法158
4.3.2真空中HMX晶體形貌的預測158
4.3.3單溶劑中HMX晶體形貌預測163
4.3.4混合溶劑中HMX晶體形貌預測171
4.3.5HMX溶液生長理論模型比較與分析177
4.3.6溫度對HMX晶體形貌的影響180
4.3.7小結184
4.4RDX晶體形貌預測185
4.4.1模擬細節(jié)與計算方法185
4.4.2混合溶劑中RDX晶體形貌預測186
4.4.3小結193
4.5BTO晶體形貌預測193
4.5.1模擬細節(jié)與計算方法194
4.5.2模型尺寸對計算的影響196
4.5.3BTO晶體結構分析197
4.5.4BTO在真空中的晶形和晶面分析198
4.5.5甲醇溶劑中BTO晶體形貌預測201
4.5.6小結203
參考文獻204
第5章高聚物黏結炸藥力學性能的分子動力學模擬210
5.1引言210
5.2ε-CL-20/F2311 PBX力學性能和結合能的分子動力學模擬210
5.2.1計算模型與計算方法211
5.2.2MD模擬211
5.2.3高聚物濃度對PBX力學性能和結合能的影響211
5.2.4溫度對PBX力學性能和結合能的影響213
5.2.5小結214
5.3HNS/EP-35 PBX力學性能的分子動力學模擬215
5.3.1計算模型與計算方法215
5.3.2MD模擬216
5.3.3高聚物濃度對PBX力學性能的影響216
5.3.4溫度對PBX力學性能的影響217
5.3.5小結218
5.4PYX基PBX力學性能和結合能的分子動力學模擬218
5.4.1聚合物與PYX分子間相互作用219
5.4.2PYX不同晶面與黏結劑構建的PBX體系的MD模擬研究224
5.4.3溫度對PYX基PBX體系的影響236
參考文獻245
第6章耐熱含能化合物結構與性能的研究248
6.1引言248
6.2四種耐熱含能化合物電子結構的第一性原理研究248
6.2.1計算方法249
6.2.2分子結構249
6.2.3引發(fā)鍵解離能(BDE)250
6.2.4Mulliken電荷布居分析251
6.2.5前線分子軌道(FMO)252
6.2.6分子靜電勢(MEP)254
6.2.7紅外振動光譜255
6.2.8小結256
6.3四種耐熱含能化合物中相互作用的第一性原理研究257
6.3.1計算方法257
6.3.2晶胞結構優(yōu)化258
6.3.3約化密度梯度函數(shù)(RDG)258
6.3.4Hirshfeld表面和指紋圖260
6.3.5N—O…π相互作用262
6.3.6態(tài)密度(DOS)263
6.3.7小結263
6.4四種耐熱含能化合物熱分解反應分子動力學研究264
6.4.1模擬方法265
6.4.2勢能(PE)演化267
6.4.3反應物分子數(shù)量演化269
6.4.4產物分析270
6.4.5反應動力學參數(shù)分析271
6.4.6小結277
參考文獻278