本发明涉及材料计算领域，具体涉及一种基于分子动力学方法模拟氢原子与位错动态交互作用的方法。
背景技术：
1、氢脆是应力作用下因氢引起的材料延迟断裂现象，其通常可导致材料在明显低于设计强度下发生断裂失效问题，尤其是对于超高强度材料，如热成形钢。氢脆的产生机制较多，且目前仍缺乏统一定论；其中，氢促进局部塑性变形理论指出金属材料的氢脆行为主要涉及氢与位错的动态交互作用(位错是晶体材料中局部区域存在的原子错排结构)，即外应力作用下氢原子可以促进位错的滑移运动，从而会导致氢脆行为的产生，但也有研究认为氢原子会抑制位错的滑移运动，这方面的争论目前仍有待解决。因此，为了厘清超高强度材料的氢脆机制，从而为具有高氢脆抗力材料产品的工业开发奠定理论基础，研究揭示超高强度材料中氢原子与位错的动态交互作用十分必要。
2、当前，研究材料中氢原子与位错的动态交互作用一般采用实验表征方法。其中，较为先进的实验手段包括：采用原位环境透射电镜实验观察外应力下氢环境对位错运动的影响规律，但此方法存在以下弊端：(1)虽然实验材料处于氢环境中，但氢原子是否有效进入材料内部难以确定，即使在高压氢环境下，氢原子可能有效进入了材料内部，但所选定观察的位错区域是否存在氢原子依旧难以确定，换言之，此方法只能实现位错运动的动态观察，而不能实现氢原子的表征观察；(2)实验材料中一般存在较多的位错，需在实验中人为选定所观察的位错对象，这存在随机性，致使所选定的位错对象不一定能呈现研究目标需求；(3)该方法存在操作复杂、偶然性大、成功率低等弊端，且国内外拥有此实验设备与操作经验的机构较少。
3、此外，对于材料中氢原子分布的实验表征目前也较为困难，比较先进的氢原子表征手段为冷冻三维原子探针技术(atom probe tomography，简称apt)，但此技术也只能在纳观尺度范围内静态分析材料中氢原子的空间分布，而难以动态表征外应力作用下氢原子的扩散分布规律；并且，冷冻apt表征技术同样存在操作复杂、成功率低、成本高、国内外可熟练掌握此技术的机构极少等弊端。简言之，目前的实验表征手段，难以实现材料中氢原子与位错的同时动态表征观察；为此，寻求其他研究手段十分必要。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服现有技术中难以实现动态表征观察位错和氢原子之间交互作用的问题，提供一种基于分子动力学方法模拟氢原子与位错动态交互作用的方法。该方法可直观观察氢原子和位错之间的交互作用。
2、为了实现上述目的，本发明提供一种基于分子动力学方法模拟氢原子与位错动态交互作用的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
3、构建晶体材料的晶体构型，所构建的晶体构型内包含有位错和氢原子分布区，该氢原子分布区内分布有氢原子；
4、模型设置，包括设定剪切参数，使所述位错在所述晶体构型内产生滑移，所述位错的滑移路径穿过所述氢原子分布区；
5、计算运行，利用计算机对在所述位错滑移期间所述晶体构型内各原子间的力与运动进行计算求解；
6、数据分析，在所述位错滑移期间即0-t时间内，每隔δt保存对应时刻下的晶体构型的立体图，并将所述立体图中的所述位错赋予一种颜色，所述氢原子赋予另一种颜色，其他区域的原子赋予无色或其他颜色，通过观察0-t时间内的所述立体图观察氢原子与位错的动态交互作用。
7、上述技术方案，运用分子动力学方法研究氢原子-位错的交互作用，弥补了实验表征手段的不足，从而深入揭示氢脆机理，为工业开发高氢脆抗力超高强度材料奠定理论基础。本发明提供的方法操作简单，能确保位错通过氢原子分区，成功率高。
1.一种基于分子动力学方法模拟氢原子与位错动态交互作用的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：基于所述晶体构型的立体图建立三维坐标系，通过正投影法获取所述立体图的至少两个投影图，各个所述投影图相互垂直，各个所述投影图沿对应的x轴、y轴和z轴方向上的长度分别为lx、ly和lz；
3.根据权利要求2所述的方法，其中，选取两个相互平行的面作为第三基准面，所述第三基准面垂直于所述三维坐标系的第三个坐标轴，所述晶体构型位于两个所述第三基准面之间，两个所述第三基准面分别与所述晶体构型沿所述第三个坐标轴的正负方向上的两个最远端的表面相接触，其中一个第三基准面沿平行于所述第三个坐标轴并朝所述晶体构型的内部方向延伸l1距离，另一个第三基准面沿平行于所述第三个坐标轴并朝所述晶体构型的内部方向延伸l2距离，从而获得两个固定块；
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述位错的滑移面与所述氢原子分布区相交部分形成第四基准面，以该第四基准面内一点作为球心构建半径为r的球体，所述球体位于所述氢原子分布区内，且所述球体的半径r大于等于
5.根据权利要求2-4中任意一项所述的方法，其中，所述位错处任意一点距所述氢原子分布区内任意一点的距离在以上，优选为以上。
6.根据权利要求2-5中任意一项所述的方法，所述氢原子分布区内的氢原子的量占所述氢原子分布区内晶体的原子总量的1-50at.％。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述氢原子分布区内的氢原子的量占所述氢原子分布区内晶体的原子总量的10-30at.％。
8.根据权利要求2-7中任意一项所述的方法，其中，所述位错滑移穿过所述氢原子分布区后沿平行于所述第二个坐标轴的正或负方向上继续滑移距离在以上。
9.根据权利要求2-8中任意一项所述的方法，其中，所述数据分析还包括：通过每隔δt保存的对应时刻下的晶体构型的立体图，获取对应时刻下所述位错在x轴、y轴和z轴上的平均坐标；
10.根据权利要求9所述的方法，其中，获取对应时刻下所述位错在x轴、y轴和z轴上的平均坐标的方法包括：
