JP2009037334A - 分子シミュレーション方法、分子シミュレーション装置、分子シミュレーションプログラム、及び該プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】予め設定された形状の物性値又は物理量をシミュレーションから求める分子シミュレーション方法において、前記形状に原子を配置する原子配置ステップと、前記原子配置ステップにより配置された原子の位置に基づいて原子間ポテンシャルを取得する原子間ポテンシャル取得ステップと、前記原子間ポテンシャル取得ステップにより得られる原子間ポテンシャルに基づいて分子動力学計算を行い、物性値又は物理量を取得する分子動力学計算ステップとを有することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図2
Description
本発明では、例えば、汎用のメッシュ生成ソフト等を用いて複雑形状に原子を配置した場合に、原子配置はそのままとし、その周辺原子の情報によってポテンシャルを適宜修正する方法を提供する。なお、このときの計算方法については、例えば、分子動力学法を用いることができるが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えばモンテカルロ法等、ポテンシャルの安定点を探す方法であればよい。
まず、本実施例における分子シミュレーション装置について図を用いて説明する。図1は、本実施例における分子シミュレーション装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
次に、分子シミュレーション装置10の機能構成例について図を用いて説明する。図2は、分子シミュレーション装置の機能構成の一例を示す図である。分子シミュレーション装置10は、入力手段21と、出力手段22と、蓄積手段23と、原子配置手段24と、原子間ポテンシャル取得手段25と、分子動力学計算手段26と、画面生成手段27と、送受信手段28と、制御手段29とを有するよう構成されている。
次に、本発明における実行プログラム(分子シミュレーションプログラム)による分子シミュレーション処理手順について説明する。図3は、本実施形態における分子シミュレーション処理手順の一例を示すフローチャートである。
次に、上述したS04(ボロノイ多面体解析)〜S06(分子動力学計算)の処理について、具体的に説明する。
ここで、ボロノイ多面体解析について、具体的に図を用いて説明する。図6は、本実施形態におけるボロノイ多面体解析を説明するための一例を示す図である。なお、図6(a)に示す例では、原子41−1〜41−7を有し、原子41−1を母点として原子41−1の周りにある全ての粒子(原子)41−2〜41−7をそれぞれ直線で結ぶ。また、上述の処理にて得られた線分42−1〜42−6に垂直で原子点間距離が等しくなる2等分線(3次元の場合には、2等分面)を生成する。更に、上述の処理にて得られた2等分線43−1〜43−5により囲まれる多角形(3次元の場合には、多面体)が、ボロノイ多面体となる。したがって、上述したように定義された多面体から面積Sを求めることができる。
次に、本実施形態のシミュレーションによる精度結果について図を用いて説明する。なお、以下に示す例では、片持ち梁における曲げと振動との関係を例に取って、本実施形態のシミュレーション手法の精度確認を行う。なお、梁の材質は、例えばSUS等を用いることができる。
11 入力装置
12 出力装置
13 ドライブ装置
14 補助記憶装置
15 メモリ装置
16 CPU
17 ネットワーク接続装置
18 記録媒体
21 入力手段
22 出力手段
23 蓄積手段
24 原子配置手段
25 原子間ポテンシャル取得手段
26 分子動力学計算
27 画面生成手段
28 送受信手段
29 制御手段
31 複雑形状
32,41,51 原子
42,52 線分
43 2等分線
53 垂線
Claims (13)
- 予め設定された形状の物性値又は物理量をシミュレーションから求める分子シミュレーション方法において、
前記形状に原子を配置する原子配置ステップと、
前記原子配置ステップにより配置された原子の位置に基づいて原子間ポテンシャルを取得する原子間ポテンシャル取得ステップと、
前記原子間ポテンシャル取得ステップにより得られる原子間ポテンシャルに基づいて分子動力学計算を行い、物性値又は物理量を取得する分子動力学計算ステップとを有することを特徴とする分子シミュレーション方法。 - 前記原子配置ステップは、
前記形状にメッシュを生成し、生成したメッシュの交点に原子を配置することを特徴とする請求項1に記載の分子シミュレーション方法。 - 前記原子間ポテンシャルは、2個の原子間の距離のみを独立変数とする2体間ポテンシャルであることを特徴とする請求項1又は2に記載の分子シミュレーション方法。
- 前記原子間ポテンシャル取得ステップは、
前記原子配置ステップにより配置された各原子点を用いたボロノイ多面体解析により得られる各ボロノイ点に基づいて、2つの原子間の力の働く断面積及び原子間の結合エネルギーを含むポテンシャルパラメータを取得し、前記ポテンシャルパラメータを用いて原子間ポテンシャルを決定することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の分子シミュレーション方法。 - 予め設定された形状の物性値又は物理量をシミュレーションから求める分子シミュレーション装置において、
前記形状に原子を配置する原子配置手段と、
前記原子配置手段により配置された原子の位置に基づいて原子間ポテンシャルを取得する原子間ポテンシャル取得手段と、
前記原子間ポテンシャル取得手段により得られる原子間ポテンシャルに基づいて分子動力学計算を行い、物性値又は物理量を取得する分子動力学計算手段とを有することを特徴とする分子シミュレーション装置。 - 前記原子配置手段は、
前記形状にメッシュを生成し、生成したメッシュの交点に原子を配置することを特徴とする請求項5に記載の分子シミュレーション装置。 - 前記原子間ポテンシャルは、2個の原子間の距離のみを独立変数とする2体間ポテンシャルであることを特徴とする請求項5又は6に記載の分子シミュレーション装置。
- 前記原子間ポテンシャル取得手段は、
前記原子配置手段により配置された各原子点を用いたボロノイ多面体解析により得られる各ボロノイ点に基づいて、2つの原子間の力の働く断面積及び原子間の結合エネルギーを含むポテンシャルパラメータを取得し、前記ポテンシャルパラメータを用いて原子間ポテンシャルを決定することを特徴とする請求項5乃至7の何れか1項に記載の分子シミュレーション装置。 - 予め設定された形状の物性値又は物理量をシミュレーションから求める分子シミュレーションプログラムにおいて、
コンピュータを、
前記形状に原子を配置する原子配置手段、
前記原子配置手段により配置された原子の位置に基づいて原子間ポテンシャルを取得する原子間ポテンシャル取得手段、及び、
前記原子間ポテンシャル取得手段により得られる原子間ポテンシャルに基づいて分子動力学計算を行い、物性値又は物理量を取得する分子動力学計算手段として機能させるための分子シミュレーションプログラム。 - 前記原子配置手段は、
前記形状にメッシュを生成し、生成したメッシュの交点に原子を配置することを特徴とする請求項9に記載の分子シミュレーションプログラム。 - 前記原子間ポテンシャルは、2個の原子間の距離のみを独立変数とする2体間ポテンシャルであることを特徴とする請求項9又は10に記載の分子シミュレーションプログラム。
- 前記原子間ポテンシャル取得手段は、
前記原子配置手段により配置された各原子点を用いたボロノイ多面体解析により得られるボロノイ点に基づいて、2つの原子間の力の働く断面積及び原子間の結合エネルギーを含むポテンシャルパラメータを取得し、前記ポテンシャルパラメータを用いて原子間ポテンシャルを決定することを特徴とする請求項9乃至11の何れか1項に記載の分子シミュレーションプログラム。 - 前記請求項9乃至請求項12に記載された分子シミュレーションプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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