|
|
分子动力学中应变分析的统计矩方法及应用 |
卢果,王帅创,张广财,许爱国 |
北京应用物理与计算数学研究所实验室, 北京 100088 |
Moment method for strain analysis and its application in molecular dynamics |
Lu Guo,Wang Shuai-Chuang,Zhang Guang-Cai,Xu Ai-Guo |
Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100088, China |
|
摘要: 分子动力学模拟研究金属的力学性质, 需要采用合适的应变分析方法研究金属的变形特征及其演化规律. 金属材料复杂变形的局部应变特征缺乏简便有效的分析手段, 整体变形也没有合适的描述方法. 本文提出分子动力学中应变分析的统计矩方法, 通过统计矩建立了微观量和宏观应变的关联. 在单晶单轴加载、纳米多晶剪切和冲击加载下的应用表明, 矩应变分析方法可以很好的描述和评估材料的局部变形和整体变形特征, 并通过应变不均匀度鉴别材料的局部塑性变形和弹性变形, 是深入研究复杂结构材料变形机理的一种有效的通用分析方法.
关键词:
分子动力学
统计矩
应变分析
纳米多晶
|
|
Abstract: It is necessary to investigate the characteristics and the evolution law of metal deformation by using the appropriate strain analysis method. The deformation of metal is complex, so there exists no useful method to amalyze the local deformation characteristics and to describe the global equivalent deformation of deformed metal. In this paper, we propose a statistical moment method of strain analysis. Statistical moment method builds up the relationship between micro quantities and macro strain. For instance, it is used to study the deformations of monocrystal under uniaxial load and the nanocrystalline under shear and shock, showing that moment method can not only describe and evaluate the local and the global deformation of metal but also distinguish elastic and plastic deformation by nonuniform coefficient. Moment method is a general and effective way to investigate the deformation mechanism of complex structure material.
Keywords:
molecular dynamics
statistical moment
strain analysis
nanocrystalline
|
收稿日期: 2011-05-04
|
PACS: |
31.15.xv
|
(Molecular dynamics and other numerical methods)
|
|
02.50.Cw
|
(Probability theory)
|
|
81.40.Lm
|
(Deformation, plasticity, and creep)
|
|
61.46.Hk
|
(Nanocrystals)
|
|
基金: 国家自然科学基金(批准号:10102010, 10775018 和11075021), 中国工程物理研究院发展基金和实验室基金资助的课题. |
References
[1] | Kumar K S , Swygenhoven H V , Suresh S 2003 Acta. Mater 51 5743
|
[2] | Shan Z, Stach E A, Wiezorek J M K, Knapp J A, Follstaedt D M, Mao S X 2004 Science 304 654
|
[3] | Ackland G J, Jones A P 2000 Phys. Rev. B 73 054104
|
[4] | Honeycutt D J, Andersen H C 1987 J. Phys. Chem. 91 4950
|
[5] | Kelchner C L, Plimpton S J, Hamilton J C 1998 Phys. Rev. B 58 11085
|
[6] | Zhang G C, Xu A G, Lu G, Mo Z Y 2010 Sci. China. Phys. Mech. Astron 53 1610
|
[7] | Schiøtz J, Jacobsen K W 2003 Science 301 1357
|
[8] | Swygenhoven H V , Derlet P M 2001 Phys. Rev. B 64 224105
|
[9] | Hasnaoui A, Swygenhoven H V, Derlet P M 2002 Phys. Rev. B 66 184112
|
[10] | Yang Q L, Zhang G C, Xu A G, Zhao Y H, Li Y J 2008 Acta Phys. Sin. 57 0940 (in Chinese) [杨其利, 张广财, 许爱国, 赵艳红, 李英骏 2008 物理学报 57 0940]
|
[11] | Chen K G, Zhu W J, Ma W, Deng X L, He H L,Jing F Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 1125 (in Chinese) [陈开果, 祝文军, 马文, 邓小良, 贺红亮, 经福谦 2010 物理学报 bf59 1125]
|
[12] | Ma W, Zhu W J, Chen K G, Jing F Q 2011 Acta Phys. Sin. 60 016107(in Chinese)[马文, 祝文军, 陈开果, 经福谦 2011 物理学报 60 016107]
|
[13] | Mishin Y, Mehl M J, Papaconstantopoulos D A, Voter A F, Kress J D 2001 Phys. Rev. B 63 224016
|
[14] | Siegel R W 1994 J. Phys. Chem. Solids 55 1097
|
[15] | Natter H, Schmelzer M, Hempelmann R 1998 J. Mater. Res 13 1186
|
[16] | Voronoi G Z, Angew R 1908 Math. 134 199
|
[1]
|
袁思伟, 冯妍卉, 王鑫, 张欣欣. α-Al2O3介孔材料导热特性的模拟[J]. 物理学报, 2014, 63(1): 014402.
|
[2]
|
邓真渝, 翁乐纯, 张冬, 何林李, 章林溪. 熵驱动下柱状高分子刷螺旋结构的研究[J]. 物理学报, 2014, 63(1): 018201.
|
[3]
|
袁林, 敬鹏, 刘艳华, 徐振海, 单德彬, 郭斌. 多晶银纳米线拉伸变形的分子动力学模拟研究[J]. 物理学报, 2014, 63(1): 016201.
|
[4]
|
张崇龙, 孔伟, 杨芳, 刘松芬, 胡北来. 修正屏蔽库仑势下二维尘埃等离子体的动力学和结构特性[J]. 物理学报, 2013, 62(9): 095201.
|
[5]
|
冯黛丽, 冯妍卉, 张欣欣. 小尺寸铝纳米团簇的相变行为[J]. 物理学报, 2013, 62(8): 083602.
|
[6]
|
王志萍, 吴亚敏, 鲁超, 张秀梅, 何跃娟. 飞秒强激光场中水分子的电离激发[J]. 物理学报, 2013, 62(7): 073301.
|
[7]
|
邵建立, 王裴, 何安民, 秦承森, 辛建婷, 谷渝秋. 三角波加载下金属铝动态破坏现象的微观模拟[J]. 物理学报, 2013, 62(7): 076201.
|
[8]
|
贾汝娟, 王苍龙, 杨阳, 苟学强, 陈建敏, 段文山. 二维Frenkel-Kontorova模型中六角对称结构的摩擦现象[J]. 物理学报, 2013, 62(6): 068104.
|
[9]
|
苏锦芳, 宋海洋, 安敏荣. 金纳米管力学性能的分子动力学模拟[J]. 物理学报, 2013, 62(6): 063103.
|
[10]
|
坚增运, 高阿红, 常芳娥, 唐博博, 张龙, 李娜. Ni熔体凝固过程中临界晶核和亚临界晶核的分子动力学模拟[J]. 物理学报, 2013, 62(5): 056102.
|
[11]
|
周化光, 林鑫, 王猛, 黄卫东. Cu固液界面能的分子动力学计算[J]. 物理学报, 2013, 62(5): 056803.
|
[12]
|
饶中浩, 汪双凤, 张艳来, 彭飞飞, 蔡颂恒. 相变材料热物理性质的分子动力学模拟[J]. 物理学报, 2013, 62(5): 056601.
|
[13]
|
陈青, 孙民华. 分子动力学模拟尺寸对纳米Cu颗粒等温晶化过程的影响[J]. 物理学报, 2013, 62(3): 036101.
|
[14]
|
马文, 陆彦文. 纳米多晶铜中冲击波阵面的分子动力学研究[J]. 物理学报, 2013, 62(3): 036201.
|
[15]
|
张云安, 陶俊勇, 陈循, 刘彬. 水对无定形SiO2拉伸特性影响的反应分子动力学模拟[J]. 物理学报, 2013, 62(24): 246801.
|
|
|
|