519.62+539.21 Численное моделирование перестройки наноструктуры сплавов методами молекулярной динамики

Краснов И. К. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Мозжорина Т. Ю. (МГТУ им.Н.Э.Баумана), Баланин А. В. (МГТУ им.Н.Э.Баумана)

МЕТОД МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ, НАНОСТРУКТУРА, ПЕРЕСТРОЙКА СТРУКТУРЫ, СПЛАВЫ, КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА, ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, АТОМНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ


doi: 10.18698/2309-3684-2017-4-316


Представлена математическая модель динамики перестройки структуры наночастиц сплавов после мгновенного термического воздействия (нагрева или охлаждения). Модель основана на использовании метода молекулярной динамики многокомпонентных сплавов с атомными потенциалами Леннарда-Джонса и Морзе, а также начальных условий мгновенного расширения или сжатия правильной кристаллической структуры наночастицы сплава. Численно исследованы закономерности перестройки начально правильной атомной структуры наночастицы во времени. Показано, что в зависимости от числа атомов в наночастице возможны различные конечные установившиеся формы наноструктуры сплавов, как аморфные, так и новые кристаллические структуры, отличающиеся от исходной кристаллической наноструктуры сплава. Приведены численные результаты для наночастиц титана и сплава титана с никелем (нитинола).


[1] Назаров А.А., Мулюков Р.Р. Атомистическое моделирование материалов, наноструктур и процессов нанотехнологии. Уфа, РИО БашГУ, 2010, 156 с.
[2] Красильников М.П. Потенциал Морзе в имитационной решеточной модели релаксации металлической наночастицы. Вестник Томского государственного педагогического университета, 2013, № 8 (136), с. 170–174.
[3] Гуртов В.А., Осауленко Р.Н. Физика твердого тела для инженеров. Москва, Техносфера, 2007, 300 с.
[4] Норман Г.Э., Стегайлов В.В. Стохастическая теория метода классической молекулярной динамики. Математическое моделирование, 2012, т. 24, № 6, с. 3–44.
[5] Гордиенко А.Б., Кособуцкий А.В. Физика конденсированного состояния. Решение задач. Кемерово, Кемеровский государственный университет, 2011, 92 с.
[6] Ибрагимов И.М., Ковшов А.И., Назаров Ю.Ф. Основы компьютерного моделирования наносистем. Санкт-Петербург, Лань, 2010, 384 с.
[7] Аксенова Е.В., Кшевецкий М.С. Вычислительные методы исследования молекулярной динамики. Санкт-Петербург, СПбГУ, 2009, 50 с.
[8] Alder B.J., Wainwright T.E. Phase transition for a hard sphere system. Journal of Chemical Physics, 1957, vol. 37, pp. 1208–1209.
[9] Alder B.J., Wainwright T.E. Studies in molecular dynamics. I. General method. Journal of Chemical Physics, 1959, vol. 31, no. 2, pp. 459–466.
[10] Gibson J.B., Goland A.N., Milgram M., Vineyard G.H. Dynamics of radiation damage. Physical Review, 1960, vol. 120, pp. 1229–1253.
URL: https://doi.org/10.1103/PhysRev.120.1229 (дата обращения 23.12.2017).
[11] Rahman A. Correlations in the motion of atoms in liquid argon. Physical Review, 1964, vol. 136, pp. A405–A411.
[12] Kadau K., Germann T.C., Lomdahl P.S. Large-scale molecular-dynamics simulation of 19 billion particles. International Journal of Modern Physics C, 2004, vol. 15, iss. 1, pp. 193–201.
[13] Germann T.C., Kadau K. Trillion-atom molecular dynamics becomes a reality. International Journal of Modern Physics C, 2008, vol. 19, no. 9, pp. 1315–1319.
[14] Вахрушев А.В., Липанов А.М. Численный анализ атомной структуры и формы металлических наночастиц. Вычислительная математика и математическая физика, 2006, т. 47, № 10, с. 1774–1783.
[15] Димитриенко Ю.И., Губарева Е.А., Сборщиков С.В., Базылева О .А., Луценко А.Н., Орешко Е.И. Моделирование упругопластических характеристик монокристаллических интерметаллидных сплавов на основе микроструктурного численного анализа. Математическое моделирование и численные методы, 2015, № 2 (6), с. 3–22.
[16] Димитриенко Ю.И., Луценко А.Н., Губарева Е.А., Орешко Е.И., Базылева О.А., Сборщиков С.В. Расчет механических характеристик жаропрочных интерметаллидных сплавов на основе никеля методом многомасштабного моделирования. Авиационные материалы и технологии, 2016, № 3 (42), с. 33–48.
[17] Димитриенко Ю.И., Кашкаров А.И., Макашов А.А. Конечно-элементный расчет эффективных упругопластических характеристик композитов на основе метода асимптотического осреднения. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2007, № 1, с. 26–46.
[18] Апельцин В.Ф., Мозжорина Т.Ю. Свойства одномерного фотонного кристалла как отражающей или волноведущей структуры в случае H-поляризованного возбуждения. Математическое моделирование и численные методы, 2014, № 2 (2), c. 3–27.
[19] Позднеев С.А. Моделирование процессов атомной и молекулярной физики на основе квантовой теории рассеяния. Математическое моделирование и численные методы, 2017, № 1 (13), c. 3–21.


И.К. Краснов, Т.Ю. Мозжорина, А.Н. Баланин Численное моделирование перестройки наноструктуры сплавов методами молекулярной динамики. Математическое моделирование и численные методы, 2017, № 4, с. 3–19.



Скачать статью

Колличество скачиваний: 305