分子统计热力学(MST)计算软件的开发

固体力学的发展逐渐深入到了微纳米尺度，为了研究微纳米尺度材料的力学行为，除了传统的理论分析和实验测量手段外，发展可靠而又高效的计算方法成为了当前微纳米力学研究的热点之一。分子统计热力学方法（Molecule Statistical Thermodynamics，简称MST）是一种新的基于原子表象的分子模拟方法。与传统的基于牛顿运动方程的分子动力学方法（MolecularDynamics，简称MD）相比，MST基于对体系Helmholtz自由能的极小化，适用于分析材料在有限温度下的准静态行为，具有更高的计算效率。本文介绍了MST方法的理论基础，以及由此而开发的MST并行计算软件。在此基础上，采用MST程序模拟了单晶纳米铜体系，显示其计算时间随体系原子数目成线性关系，并对MST并行程序的计算效率进行了讨论。