分子动力学中晶体位错的三维可视化研究与实现

摘要

随着当代科学技术的发展,三维可视化技术已逐渐被人们熟知与认可,其主要的特点是能够从视觉上直观的展现出我们所需要的模型与三维场景,从而能够对模型进行更好的分析和理解。将三维可视化技术应用到分子动力学领域,改进了原有的只能通过计算结果分析数据、通过二维图像简单观察数据的方法,使得晶体中各原子之间形成的三维结构易于观察,便于研究晶体位错等重要的材质特性。论文的主要工作集中在分子动力学中晶体位错的三维可视化研究与实现。主要内容包括以下两方面:
　　(1)根据位错理论与晶体位错的数据特征,使用分子动力学模拟软件计算出晶体的关键数据,如原子的坐标、类型、速度、质量等相关参数,采用适合晶体位错特点的骨架提取算法,对晶体三维模型进行分析、变形、细化,通过晶体位错结构的收缩、合并,完成晶体位错线的识别。
　　(2)在分析和学习各种分子动力学可视化软件的基础上,深入研究了OpenGL渲染的技术及方法,结合跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架Qt,设计并开发了晶体位错识别的三维可视化原型系统,从而为分子动力学中材质特性的进一步研究提供足够的支持。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的研究意义

1.4 论文的研究内容

1.5 论文的组织安排

第2章 三维可视化技术

2.1 可视化的相关概念

2.2三维可视化渲染引擎

2.3 OpenGL API

2.4 本章小结

第3章 晶体位错可视化的理论基础

3.1 分子动力学

3.2 晶体位错理论

3.3 分子动力学模拟计算软件

3.4 本章小结

第4章 三维可视化位错识别的算法研究

4.1 骨架提取算法

4.2 网格收缩法

4.3 反距离权重法（IDW）

4.4 与位错线识别的结合——改进的网格收缩法

4.5 本章小结

第5章 位错可视化原型系统的设计与实现

5.1系统开发环境

5.2系统设计思想

5.3系统功能设计

5.4系统开发实现

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 论文内容总结

6.2 未来研究展望

致谢

参考文献

附录 研究生期间发表论文情况