本发明涉及分子动力学模拟计算领域，具体涉及一种分子动力学模拟中获取晶体材料中位错空间坐标的方法及确定晶体材料中位错滑移轨迹与滑移速度的方法。
背景技术：
1、研究晶体材料中位错的动态行为一般包括实验手段与模拟手段。实验手段一般存在操作复杂、偶然性大、成功率低等弊端，而分子动力学(molecular dynamics，简称md)方法由于其在建模广度、研究尺度及结果呈现等方面上的明显优势，已被广泛应用于模拟研究外应力作用下晶体材料变形与断裂过程中位错的滑移与堆积等动态行为。然而，分子动力学模拟时，如何甄别并确定位错在不同时刻的位置，从而最终明确位错的滑移轨迹与滑移速度仍存在一定难度。
2、目前分子动力学模拟中甄别位错的方法有多种，比如：先获取晶体构型中所有原子的空间坐标位置，然后计算每一个原子与周围一定范围内所存在原子的空间位向关系，当此位向关系符合一定规则时，则判定相应区域为原子错排区域，并确定是否为位错。此方法的弊端如下：(1)需研究者熟悉所研究材料中原子排列的标准空间位向关系以及位错区域中原子排列的空间位向关系，即具备完善的材料理论基础知识储备；(2)此方法需自编程实现，要求研究者具备强大的编程能力。基于前述两个弊端，致使位错甄别的实现过程复杂且困难。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服现有技术中对位错的滑移轨迹和滑移速度分析较难这一问题，提供一种分子动力学模拟中获取晶体材料中位错空间坐标的方法及确定晶体材料中位错滑移轨迹与滑移速度的方法。该方法具有操作简单、处理快速的优点。
2、为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种获取晶体材料中位错空间坐标的方法，所述方法包括以下步骤：
3、获取包含有位错的晶体材料的晶体构型的立体图；
4、基于所述晶体构型的立体图建立三维坐标系；
5、将所述位错分割成多个位错片段；
6、获取每个所述位错片段在所述三维坐标系中x轴、y轴和z轴上的坐标；
7、基于权重算法，将所有所述位错片段在x轴、y轴和z轴上的坐标分别进行权重计算，获得所述位错在x轴、y轴和z轴上的平均坐标。
8、本发明第二方面提供一种确定晶体材料中位错滑移轨迹与滑移速度的方法，其中，在0-t时间内，每隔δt保存对应时刻下的晶体构型的立体图，采用本发明第一方面提供的方法获得所述立体图中，对应时刻下位错在x轴、y轴和z轴上的平均坐标，以0-t时间内位错在三维坐标系中的平均坐标绘制图谱，获得所述位错的滑移轨迹；
9、以t+δt时刻的位错坐标减去t时刻的位错坐标获得所述位错在δt时间段内分别在平行于x轴、y轴、z轴方向上的滑移位移δsx、δsy、δsz，将所述滑移位移除以δt，获得所述位错在δt时间段内分别在平行于x轴、y轴、z轴方向上的滑移速度δvx、δvy、δvz；
10、以t为横坐标，以系列δt时间段的滑移位移δsx、δsy、δsz为纵坐标绘制图谱，获得所述位错在对应的平行于x轴、y轴、z轴方向上的滑移位移变化规律；
11、以t为横坐标，以系列δt时间段的滑移速度δvx、δvy、δvz为纵坐标绘制图谱，获得所述位错在对应的平行于x轴、y轴、z轴方向上的滑移速度规律。
12、通过上述技术方案，可简单并快速的处理获得位错的坐标位置及其在某时间段内的滑移轨迹与滑移速度。与现有的分析方法相比，本发明提供的方法对研究者的材料理论知识储备要求不高，且不需要强大的编程能力，适用性更强。
1.一种获取晶体材料中位错空间坐标的方法，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，将所述位错分割成多个位错片段的过程包括：通过正投影法获取所述立体图的至少两个第一平面视图，其中，任意两个所述第一平面视图相互垂直；其中，所述第一平面视图内具有所述位错的投影图，将所述第一平面视图进行网格化。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述网格化的过程包括：以δx、δy和δz为间隔距离，在所述第一平面视图上对应的x轴、y轴和z轴上等分划线，从而将所述位错的投影图分割成若干个线条片段；其中，所述δx、δy和δz的取值分别满足使对应的x轴、y轴和z轴上的等分划线线段数≥100。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法还包括：将所述第一平面视图进行网格化前，将所述第一平面视图进行裁剪，以获得与所述立体图在对应的平面上的正投影等大的第二平面视图；其中，各个所述第二平面视图沿x轴方向上的长度为lx，沿y轴方向上的长度为ly，沿z轴方向上的长度为lz；
5.根据权利要求4所述的方法，其中，当lx、ly和lz分别独立地时，则对应地δx、δy和δz分别独立地等于
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的方法，其中，通过正投影法获取所述立体图的三个所述第一平面视图。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括：将所述位错分割成多个位错片段后，获取每个所述第一平面视图中所述线条片段的数量m，比较三个所述第一平面视图中m的大小，选取m值较大的两个所述第一平面视图，然后再进入所述获取每个所述位错片段在所述三维坐标系中x轴、y轴和z轴上的坐标步骤。
8.根据权利要求3-7中任意一项所述的方法，其中，获取每个所述位错片段在所述三维坐标系中x轴、y轴和z轴上的坐标的过程包括：
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，所述权重计算的过程包括：某个位错片段的坐标为(xi,yi,zi)，所述位错在x轴、y轴和z轴上的平均坐标分别可表示为：其中，i的取值为1,2,…,n，n为所述位错被分割成的所述位错片段的数量；
10.一种确定晶体材料中位错滑移轨迹与滑移速度的方法，其中，在0-t时间内，每隔δt保存对应时刻下的晶体构型的立体图，采用权利要求1-9中任意一项所述的方法获得所述立体图中，对应时刻下位错在x轴、y轴和z轴上的平均坐标，以0-t时间内位错在三维坐标系中的平均坐标绘制图谱，获得所述位错的滑移轨迹；
