本发明具体涉及一种纳米氮化硅微球体抗压性能的模拟测试方法，属于材料测试技术领域。
背景技术：
氮化硅是一种先进的结构与功能一体化陶瓷材料，不仅本身是一种超硬物质，具有润滑性、耐磨损、抗氧化、低密度等优点，而且电学、热学性能优异，比如，在氧化和还原气氛中使用的温度分别能达到1400度和1850度，它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却也不会碎裂。然而，相似于其他陶瓷，塑韧性相对较低，各学者已采用许多的方法进行改善，比方利用纤维、晶须增韧，氧化锆相变及自韧化等，期望具有高强度同时也兼备良好韧性，进而开拓其应用领域。近年来，纳米陶瓷以其独特的力、电、光学等性能吸引着各学者进行广泛的研究，已有研究显示当尺寸降低到微纳米级别时，陶瓷的韧性会大幅度提高，直径几微米的铝酸镁陶瓷柱压缩测试表明在室温到400度范围内可展示较好的塑性，屈服应力降低；纳米结构陶瓷和纳米晶须的强度和韧性要远远高于块体材料，其中一个因素是与块体材料相比单位长度上能够导致机械失效的缺陷数量减少了，加载时出现的大偏转角会使其具有很好的存储和吸收能量的能力，具有非常高的韧性；在电子束照射下氮化硅纳米线会出现可逆弯曲现象，弯曲挠度是与电子束电流密度的平方成比例的，不仅具有高的柔韧性和弹性，而且弯曲强度大大高于块体氮化硅，所以纳米氮化硅陶瓷的研究对工业和航空航天领域等苛刻环境下的应用具有重要的指导意义。氮化硅微球体的抗压性能模拟测试还未见报道。
技术实现要素：
因此，针对现有技术的上述问题，本发明提供一种纳米氮化硅微球体抗压性能的模拟测试方法。
具体的，所述方法具体包括：
步骤一利用模拟软件建立氮化硅单胞模型，优化之后，建立氮化硅微球体超晶胞模型，优化方法为利用从头计算方法，根据密度泛函理论和泡利不相容原理，让系统能量最小化；
步骤二导出氮化硅微球团簇模型的坐标，转换成分子动力学模拟软件所需要的坐标格式；
步骤三利用转换命令对坐标文件进行转换，得到氮化硅微球体在分子动力学中的坐标文件；
步骤四书写输入文件，定义模拟边界条件、压头和微球的尺寸大小、弛豫步数、运行步数；
步骤五利用分子动力学原理进行抗压性能的模拟，建立文件夹，里面放入运行所需的四个文件；
步骤六输入运行命令，进行抗压机械力学性能模拟；
步骤七对结果文件进行做图，获得应力应变曲线以及应力的最高值。
进一步的，所述方法中模拟软件为materialsstudio。
进一步的，所述方法中分子动力学模拟软件为lammps。
进一步的，所述方法中转换命令为ms2lmp。
进一步的，所述方法中坐标文件是指含有car后缀名的文件。
进一步的，所述方法中输入文件指input文件。
进一步的，所述方法中四个文件为lmp、data.si3n4、input和potential。
进一步的，所述方法中运行命令为lmp<input。
进一步的，所述方法中结果文件为log.lammps文件。
本发明的有益效果在于：本发明提供一种纳米氮化硅微球体抗压性能的模拟测试方法，利用模拟的方法，对实验上较难实现的氮化硅微球体的抗压性能进行模拟测试，可以提供理论依据，为氮化硅微球体在基础元器件上的应用提供可靠的设计控制基础，减少实验成本，还可为丰富和发展先进氮化硅功能材料的应用提供新思路。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行说明：
实施例1：
（1）利用materialsstudio模拟软件建立氮化硅单胞模型，空间群为p63/m，六方晶系，含有两个基本单元，共14个原子，初始晶胞参数为a=7.607埃，c=2.911埃，α=β=90°，γ=120°，构建的模型是si-n层以abab顺序堆垛起来的，硅原子占据6h位置，氮占据2c和6h两种位置，对其进行优化，再扩大超晶胞，建立直径为5-10纳米的球体模型；
（2）将建立的氮化硅球体模型利用立场计算原子坐标，然后导出坐标文件，会生成含有car后缀名的文件，在动力学软件lammps中利用ms2lmp功能转换成动力学所需的坐标文件，命名为data.si3n4；
（3）写input文件，定义为自由边界条件，原子模式为atomic，压头为正方形平板压入，长和高分别为20nm和3nm，首先对微球体弛豫10000步，进行能量最小化，然后进行抗压模拟，运行步数为100000步；
（4）把lmp、data.si3n4、input和si3n4.tersoff等四个文件放入一个文件夹，然后在终端对话框中输入lmp<in.input命令，运行程序，在运行过程中每间隔5000步利用视图软件查看微球体变形情况，考察键的断裂、原子迁移情况；
（5）在抗压过程模拟后的生成文件log中，利用时间步和应力做图，获得位移-应力曲线图，通过曲线可知微球体抗压测试的最大应力以及弹塑性响应区间。
实施例2：
（1）利用materialsstudio模拟软件建立氮化硅单胞模型，空间群为p63/m，六方晶系，含有两个基本单元，共14个原子，初始晶胞参数为a=7.607å，c=2.911å，α=β=90°，γ=120°，硅原子占据6h位置，氮占据2c和6h两种位置，对其进行优化，再扩大超晶胞，建立长短轴为10纳米和5纳米的椭圆体模型；
（2）将建立的氮化硅椭圆体模型利用立场计算原子坐标，然后导出坐标文件，会生成含有car后缀名的文件，在动力学软件lammps中利用ms2lmp功能转换成动力学所需的坐标文件，命名为data.si3n4；
（3）写input文件，定义为自由边界条件，原子模式为atomic，压头为正方形平板压入，长和高分别为20nm和3nm，首先对微球体弛豫10000步，进行能量最小化，然后进行抗压模拟，运行步数为100000步；
（4）把lmp、data.si3n4、input和si3n4.tersoff等四个文件放入一个文件夹，然后在终端对话框中输入lmp<in.input命令，运行程序，在运行过程中每间隔2000步利用视图软件查看椭圆体变形情况，考察键的断裂、原子迁移情况；
（5）在抗压过程模拟后的生成文件log中，利用时间步和应力做图，获得位移-应力曲线图，通过曲线可知椭圆体抗压测试的最大应力以及弹塑性响应区间。
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。