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阿德里安·迪亚兹;顾伯阳;李、杨;史蒂文·普利普顿。;大卫·L·麦克道尔。;陈友平

并发原子-内容方法的并行算法。 （英语） Zbl 07536743号

J.计算。物理学。 463，文章ID 111140，20 p.（2022）.
摘要：在这项工作中，我们提出了并发原子连续体（CAC）公式的并行算法，该算法可以集成到现有的分子动力学代码中。简要介绍了CAC方法，并详细介绍了其在LAMMPS中的并行实现，然后通过将CAC模拟结果与相应的全MD（分子动力学）结果进行比较的基准进行了演示。在模拟由原子和有限元表示的系统时，证明了该算法的并行效率。验证基准包括硅单晶中的动态裂纹扩展和分支，硅声子晶体中的波传播和散射，以及PbTe/PbSe异质外延系统中通过相界面的声子传输。在这些基准测试中，CAC算法与MD-only模型表现出良好的一致性。因此，该并行CAC算法提供了第一个完全依赖原子相互作用模型的可扩展多尺度材料模拟方法。

引用于1文件

MSC公司：

74轴 固体连续介质力学的一般性、公理学和基础
74-XX岁 可变形固体力学
82立方厘米 时间相关统计力学（动态和非平衡）

关键词：

并发原子组分法;分子动力学;非平衡过程;并行算法;车灯

软件：

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\textit{A.Diaz}等人，《计算杂志》。物理学。463，文章ID 111140，20 p.（2022；Zbl 07536743）
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参考文献：

[1] Ikesue，A.，《多晶nd:YAG陶瓷激光器》，光学版。材料。，19, 183-187 (2002)
[2] Ayachit，U.，《paraview指南：并行可视化应用程序》（2015），Kitware，Inc。
[3] Parr，R.G.，（量子化学视野（1980），施普林格），5-15
[4] 马丁·R·M。；Martin，R.M.，《电子结构：基本理论和实用方法》（2004），剑桥大学出版社·Zbl 1152.74303号
[5] Haile，J.M.，《分子动力学模拟：基本方法》（1992），John Wiley&Sons，Inc。
[6] 海明格，J。；Crabtree，G。；Sarrao，J.，《从量子到连续统：中尺度科学的机遇》，1601-1606（2012），基础能源科学咨询委员会的报告，技术代表。
[7] Dolbow，J。；哈利尔，M。；Mitchell，J.，《多尺度数学倡议：路线图》（2004），美国能源部，报告编号PNNL-14966
[8] 迪亚兹，A。；麦克道尔，D。；Chen，Y.（复杂材料中的广义模型和非经典方法，第2卷（2018），施普林格），55-77·Zbl 1412.74004号
[9] 陈，Y。；沙巴诺夫，S。；McDowell，D.L.，《晶体材料的并发原子-组分模型》，J.Appl。物理。，126，第101101条pp.（2019）
[10] Chen，X.，跨越晶界的弹道扩散声子热传输，材料学报。，136, 355-365 (2017)
[11] 陈，X。；熊，L。；麦克道尔，D.L。；Chen，Y.，声子对位错和位错阵列迁移率的影响，Scr。材料。，137, 22-26 (2017)
[12] 熊，L。；麦克道尔，D.L。；Chen，Y.，通过粗颗粒原子模拟研究位错上的Sub-THz声子阻力，国际期刊Plast。，55, 268-278 (2014)
[13] 熊，L。；徐，S。；麦克道尔，D.L。；Chen，Y.，fcc晶体中位错-空穴相互作用的并发原子组分模拟，国际塑料杂志。，65, 33-42 (2015)
[14] 熊，L。；塔克，G。；麦克道尔，D.L。；Chen，Y.，位错的粗颗粒原子模拟，J.Mech。物理学。固体，59，160-177（2011）·Zbl 1270.74008号
[15] 熊，L。；邓，Q。；塔克·G·J。；麦克道尔，D.L。；Chen，Y.，Al，Ni和Cu晶体位错的粗颗粒原子模拟，国际塑料杂志。，38, 86-101 (2012)
[16] 熊，L。；麦克道尔，D.L。；Chen，Y.，铜、铝和硅中位错环的形核和生长，并发原子含量法，Scr。材料。，67, 633-636 (2012)
[17] 熊磊，快速运动位错的粗颗粒弹性动力学，材料学报。，104, 143-155 (2016)
[18] Yang，S。；Chen，Y.，具有倾斜晶界的钛酸锶双晶的并发原子和连续模拟，Proc。R.Soc.A，数学。物理学。工程科学。，471 (2015)
[19] Yang，S。；张，N。；Chen，Y.，多晶钛酸锶的并发原子-组分模拟，Philos。Mag.，95，2697-2716（2015）
[20] 徐，S。；熊，L。；陈，Y。；McDowell，D.L.，《螺旋位错/堆垛断层相互作用的并发原子组分方法验证》，《晶体》，7，120（2017）
[21] Plimpton，S.，《短程分子动力学快速并行算法》，J.Compute。物理。，117, 1-19 (1995) ·Zbl 0830.65120号
[22] 欧文，J。；Kirkwood，J.G.，运输过程的统计力学理论。四、 《流体动力学方程》，J.Chem。物理。，18, 817-829 (1950)
[23] Kirkwood，J.G.，《运输过程的统计力学理论I.一般理论》，J.Chem。物理。，14, 180-201 (1946)
[24] Chen，Y.，多尺度材料建模微观平衡方程的重构，J.Chem。物理。，130，第134706条pp.（2009）
[25] 陈，Y。；Lee，J.，纳米/微米固体多尺度场理论的原子公式，Philos。马萨诸塞州，854095-4126（2005年）
[26] 陈，Y。；齐默尔曼，J。；克里夫佐夫，A。；McDowell，D.L.，原子粗粒度方法评估，国际工程科学杂志。，49, 1337-1349 (2011)
[27] Eringen，A.C.，《微连续场理论：基础和固体》，第487卷（1999），纽约施普林格出版社·Zbl 0953.74002号
[28] 陈，Y。；Lee，J.D。；Eskandarian，A.，《从声子色散关系的角度考察连续体理论的物理基础》，《国际工程科学杂志》。，41, 61-83 (2003) ·Zbl 1211.74014号
[29] Eringen，A.C.，《微晶连续体力学》（1968），施普林格·Zbl 0181.53802号
[30] 陈，Y。；Lee，J.D.，《将分子动力学与微观形态理论联系起来》。（一） ●●●●。瞬时和平均机械变量，《物理学A》，322359-376（2003）·Zbl 1076.74502号
[31] 陈，Y。；Lee，J.D.，《将分子动力学与微观形态理论联系起来》。（二） ●●●●。平衡定律，物理学A，322377-392（2003）·Zbl 1077.74509号
[32] 陈，Y。；Lee，J。；Eskandarian，A.，微观形态理论的原子对应物，《机械学报》。，161, 81-102 (2003) ·Zbl 1064.74011号
[33] 陈，Y。；Lee，J.D.，《通过声子色散关系确定微形态理论中的材料常数》，国际工程科学杂志。，41, 871-886 (2003)
[34] Schwartz，L.，《数学》，I.d.Théorie des Distributions，第2卷（1957年），赫尔曼：赫尔曼巴黎·Zbl 0078.11003号
[35] Rao，S.S.，《工程中的有限元方法》（2017），巴特沃斯·海尼曼
[36] Vladimirov，V.S.，《数学物理方程》（1976年），莫斯科伊兹达尔。瑙卡·Zbl 0499.35001号
[37] Xu，S.，PyCAC:并发原子-原子模拟环境，J.Mater。第33857-871号决议（2018）
[38] 陈，X。；迪亚兹，A。；熊，L。；麦克道尔，D.L。；Chen，Y.，《从原子到连续介质的传播波》，J.Compute。物理。，354, 393-402 (2018)
[39] Chen，H.，并发原子成分模拟器的空间分解并行算法及其初步应用，计算。马特。科学。，144, 1-10 (2018)
[40] Li，Y.，《粗粒度原子模拟中的声子谱和声子聚焦》，计算。马特。科学。，162，21-32（2019）
[41] 邓，Q。；熊，L。；陈毅，用有限元方法研究脆性断裂的粗晶原子动力学，国际塑料杂志。，26, 1402-1414 (2010) ·Zbl 1431.74103号
[42] 邓，Q。；Chen，Y.，《三维动态断裂模拟的粗粒度原子方法》，《国际多尺度计算》。工程，11，227-237（2013）
[43] 熊，L。；Chen，Y.，单晶硅的粗粒度模拟，模型。模拟。马特。科学。Eng.，17，文章035002 pp.（2009）
[44] 熊，L。；邓，Q。；塔克，G。；麦克道尔，D.L。；Chen，Y.，将位错从原子域传递到连续域的并行方案，《材料学报》。，60, 899-913 (2012)
[45] Yang，S。；熊，L。；邓，Q。；陈勇，钛酸锶的并发原子和连续模拟，材料学报。，61, 89-102 (2013)
[46] Chu，K。；迪亚兹，A。；陈，Y。；Zhu，T。；McDowell，D.L.，多组分合金的多尺度并发原子连续体（CAC）建模，计算。马特。科学。，201，第110873条pp.（2022）
[47] 徐，S。；熊，L。；陈，Y。；McDowell，D.L.，《Al，Scr中从一排共线障碍物中向外弯曲的边位错》。材料。，123, 135-139 (2016)
[48] 徐，S。；熊，L。；陈，Y。；McDowell，D.L.，《FCC金属中Frank-Read源工艺的关键特征分析》，J.Mech。物理学。固体，96，460-476（2016）
[49] 徐，S。；熊，L。；陈，Y。；McDowell，D.L.，FCC金属中∑3相干孪晶界面上混合位错的顺序滑移转移：并发原子组分研究，npj Compute。材料。，第2条，第15016页（2016年）
[50] 徐，S。；熊，L。；陈，Y。；McDowell，D.L.，FCC Ni中剪切应力和线长相关的螺位错错错错，材料学报。，122, 412-419 (2017)
[51] Yang，S。；陈毅，（纳米力学多尺度材料建模（2016），施普林格国际出版社），261-296
[52] 李毅。；迪亚兹，A。；陈，X。；麦克道尔，D.L。；陈毅，硅声子晶体中声子的干涉、散射和透射，材料学报。，224，第117481条pp.（2022）
[53] 海格，W.W。；Zhang，H.，箱约束优化的一种新的主动集算法，SIAM J.Optim。，17, 526-557 (2006) ·Zbl 1165.90570号
[54] 伯杰，M.J。；Bokhari，S.H.，多处理器上非均匀问题的分区策略，IEEE Trans。计算。，570, 580 (1987)
[55] Plimpton，S.，LAMMPS文件（2003年）
[56] 道，M.S。；Baskes，M.I.，《嵌入原子法：金属中杂质、表面和其他缺陷的衍生和应用》，Phys。版本B，29，6443-6453（1984）
[57] 霍利安，B.L。；Ravelo，R.，《使用大规模分子动力学进行断裂模拟》，Phys。B版，51，第11275条pp.（1995）
[58] Hauch，J.A。；Holland，D。；马德尔，M.P。；Swinney，H.L.，《单晶硅的动态断裂》，Phys。修订稿。，82, 3823 (1999)
[59] Holland，D。；Marder，M.，《裂纹与原子》，高级马特。，11, 793-806 (1999)
[60] 陈，Y。；Diaz，A.，《瞬态传输过程和非均匀系统中的局部动量和热通量》，Phys。E版，94，第053309条pp.（2016）
[61] 陈，Y。；Diaz，A.，《传输过程中原子级通量的物理基础和一致公式》，Phys。E版，98，第052113条pp.（2018）
[62] 迪亚兹，A。；达维多夫，D。；Chen，Y.，关于非均匀输运过程中原子通量的两个基本公式的等价性，Proc。R.Soc.A，475，第20180688条pp.（2019）·Zbl 1427.82038号
[63] Stillinger，F.H。；韦伯，T.A.，硅凝聚相局部有序的计算机模拟，物理。B版，315262（1985）
[64] Maldovan，M.，《声子学中的声音和热量革命》，《自然》，503209-217（2013）
[65] 于建康。；米特罗维茨，S。；Tham，D。；Varghese，J。；Heath，J.R.，声子纳米网结构中热导率的降低，《自然纳米技术》。，5, 718 (2010)
[66] Maldovan，M.，《声子波干涉和热带隙材料》，自然材料。，14667-674（2015年）
[67] 陈，X。；Chernatynskiy，A。；熊，L。；Chen，Y.，瞬态声子热输运的相干声子脉冲模型，计算。物理学。Commun公司。(2015)
[68] 谢林，P。；Phillpot，S。；Keblinski，P.，《分子动力学模拟半导体界面上的声子波包动力学》，应用。物理学。莱特。，80, 2484-2486 (2002)
[69] 弗里兰，T。；Jassby，K.，与热声子和传导电子的位错相互作用（1972），加州理工学院，帕萨迪纳。WM Keck工程材料实验室
[70] Maurel，A。；Pagneux，V.公司。；巴拉，F。；Lund，F.，表面波与位错的相互作用，物理学。B版，75，第224112条，pp.（2007）
[71] 邓，B。；Chernatynskiy，A。；Shukla，P。；Sinnott，S.B。；Phillpot，S.R.，边缘位错对UO2热传输的影响，J.Nucl。材料。，434, 203-209 (2013)
[72] Zheng，Z.，钛酸锶中倾斜晶界的声子热传输，J.Appl。物理。，116，第073706条pp.（2014）
[73] 斯普林霍尔茨，G。；Wiesauer，K.，PbTe/PbSe（001）晶格失配异质外延中的纳米位错图案，Phys。修订稿。，88，第015507条pp.（2001）
[74] Wiesauer，K。；Springholz，G.，高失配异质外延系统中的临界厚度和应变弛豫：PbTe 1−x Se x on PbSe（001），Phys。B版，69，第245313条，pp.（2004）
[75] 李，S.-M。；卡希尔，D.G。；Venkatasubramanian，R.，Si-Ge超晶格的热导率，应用。物理学。莱特。，70, 2957-2959 (1997)
[76] 李毅。；Fan，Z。；李伟（Li，W.）。；麦克道尔，D.L。；Chen，Y.，PbTe/PbSe（001）异质外延中失配位错的多尺度研究，J.Mater。研究，34，2306-2314（2019）
[77] Stukowski，A。；布拉托夫，V.V。；Arsenlis，A.，晶体界面位错的自动识别和索引，模型。模拟。马特。科学。Eng.，20，文章085007 pp.（2012）
[78] 爱德华，H.C。；Trott，C.R。；Sunderland，D.，Kokkos：通过多态内存访问模式实现多核性能可移植性，J.Parallel Distrib.Comput。，74, 3202-3216 (2014)
[79] Chen，Y.，应力和柯西应力微观公式之间区别的起源，Europhys。莱特。，116，第34003条pp.（2016）
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