随着计算机技术的发展,计算机模拟已经成为研究材料和生物分子结构与性能的重要手段。在现有的计算资源下,基于全原子的分子动力学模拟的体系较小,时间尺度也有限。在既保证计算效率又保证模拟准确性方面,多尺度模拟方法具有显著优势。多尺度方法的关键在于不同尺度之间的衔接,因此必须建立一种跨越多个尺度的粗粒化模拟方法,研究物质在不同尺度之间的结构与性能关系。对于介观尺度的混合系统,由于存在边界效应,其模拟计算比单一组分系统更加复杂,是当前研究的热点之一。本文创新性的提出了一种基于“准化学键”的粗粒化方法(Quasi-Bond Coarse-Grained,QBCG),建立分子晶体材料的粗粒化模型。首先将晶体分子粗粒化为若干个“珠子”,珠子之间通过准化学键进行连接,形成晶体结构,使其能在极端高压条件下保持晶体应有的形态。然后利用层次多尺度方法获得对应晶体材料的粗粒化力场;使用协同多尺度方法获得具有不同粗粒化分辨率复合物的混合粗粒化力场。使用上述的多尺度粗粒化方法对含能材料TATB晶体、以TATB为基的高聚物粘结炸药复合物(Polymer Bonded Explosive,PBX)进行了多尺度模拟,得到了以下结果:1.通过对TATB的粗粒化模拟,计算了其热膨胀系数,发现TATB晶体的膨胀存在各向异性,其中晶体的a、b轴膨胀率相似,c轴膨胀率最大;利用Brich-Murnaghan、Murnaghan和Vient三种状态方程对TATB的压力-体积(P-V)曲线进行拟合发现,Birch-Murnaghan状态方程拟合结果最好,即可利用此状态方程来描述TATB的等温压缩行为;此外,通过等温压缩方法计算的TATB弹性模量,以及通过P-V曲线拟合的Rankine-Hungoniot方程的结果与已有的实验、模拟文献的结果一致,证明了本文粗粒化方法的可行性。2.在TATB中加入高聚物F2314后,复合物的热膨胀系数显著降低,在高温下对外界环境的敏感性更低。弹性模量的明显降低表明复合物的刚度降低,柔性增大,在受到振动、冲击等载荷下更安全。3.最后通过QBCG方法,计算了含能材料RDX的热膨胀系数、P-V曲线和状态方程,得到的结果与其他实验、模拟值一致,证明了本文提出的多尺度粗粒化方法具有可移植性;与全原子分子动力学方法相比,本方法的计算效率提高了2个数量级以上。