×

一种自适应FE-MD模型耦合方法。 (英语) Zbl 1358.74067号

小结:本文介绍了一种基于准连续介质(QC)方法的自适应耦合有限元(FE)-分子动力学(MD)模型。将详细讨论从底层晶格结构(局部QC模型)获得本构关系的想法。准静态MD模型(非局部QC模型)的公式大纲也将在相同的数学结构中导出。提出了一种新的单元来解决边界问题,并将有限元和MD模型耦合起来。介绍了原子应力场和应变场的插值技术。多尺度模型采用两步自适应机制,包括有限元模型的网格细化步骤和有限元-MD转换步骤。最后,用一个三维纳米压痕示例演示了耦合FE-MD模型的准确性和效率。

MSC公司:

74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
74A20个 固体力学中的本构函数理论
74M15型 接触固体力学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Ashby M,Jones D(1996)《工程材料1:性能和应用简介》,第2版。巴特沃斯·海尼曼,牛津
[2] Babuska I,Melenk J(1998)单位分割法。国际J数字方法工程40:727–758·Zbl 0949.65117号 ·doi:10.1002/(SICI)1097-0207(19970228)40:4<727::AID-NME86>3.0.CO;2-牛顿
[3] Born M,Huang K(1954)晶格动力学理论。牛津大学出版社·Zbl 0057.44601号
[4] Cormier J、Rickman J、Delph T(2001)完美和不完美固体原子模拟中的应力计算。应用物理杂志89:99–104·数字对象标识代码:10.1063/1.1328406
[5] Daw M,Baskes M(1984)嵌入原子法:衍生和应用于金属中的杂质、表面和其他缺陷。物理版次B 29:6443–6453·doi:10.1103/PhysRevB.29.6443
[6] de Graef M,McHenry M(2007)材料结构。剑桥大学出版社·Zbl 1133.74001号
[7] Dobson M,Elliott R,Luskin M,Tadmor E(2007)相变材料的多晶格准连续统:级联柯西生运动学。计算机辅助材料设计杂志14:219–237·doi:10.1007/s10820-007-9084-7
[8] Dobson M,Elliott R,Tadmor E(2006)复杂晶体的准连续统。In:第三届国际多尺度材料建模会议记录
[9] Dupuy L、Tadmor E、Miller R、Phillips R(2005)《有限温度准连续体:没有所有原子的分子动力学》。Phys-Rei Lett 95:060202年6月·doi:10.1103/PhysRevLett.95.060202
[10] Eidel B,Stukowski A(2009)基于团簇能量采样的准连续介质方法的变分公式。机械物理固体杂志57:87–108·Zbl 1298.74011号 ·doi:10.1016/j.jmps.2008年9月17日
[11] Ercolesssi F,Adams J(1994),第一原理计算的原子间势:力匹配方法。Europhys快报26:583–588·doi:10.1209/0295-5075/26/8/005
[12] Fago M,Hayes R,Carter E,Ortiz M(2004)基于密度泛函理论的局部准连续介质方法:位错形核预测。Phys-Rei B 70:100102(右)·Zbl 1171.74322号
[13] Feyel F(2003)使用广义连续统描述高度非线性结构响应的多级有限元方法(fe2)。计算方法应用机械工程192:3233–3244·Zbl 1054.74727号 ·doi:10.1016/S0045-7825(03)00348-7
[14] Fish J(2006)《纳米工程与科学中的桥梁》。《纳米粒子研究杂志》8:577–594·doi:10.1007/s11051-006-9090-9
[15] Fish J、Nuggehally M、Shephard M、Picu C、Badia S、Park M、Gunzburger M(2007)基于连续应力和原子力混合的并发atc耦合。计算方法应用机械工程196:4548–4560·兹比尔1173.74303 ·doi:10.1016/j.cma.2007.05.020
[16] Gnecco E,Meyer E(2007)《纳米级摩擦磨损基础》。柏林施普林格
[17] Gross D,Seelig T(2006),断裂力学。柏林施普林格·Zbl 1110.74001号
[18] Hardy R(1982)分子动力学模拟中确定局部性质的公式:冲击波。化学物理杂志76:622–628·数字对象标识代码:10.1063/1.442714
[19] Holzapfel G(2000)《非线性固体力学:工程的连续方法》,纽约威利出版社·Zbl 0980.74001号
[20] Holzmann M、Man J、Vlach B(1992)在冲击和快速加载时对大小试样测定的断裂韧性温度曲线的比较。材料科学28:255–259·doi:10.1007/BF00726191
[21] Jin J,Shevlin S,Guo Z(2008)铝(0 0 1)表面纳米压痕过程中开始塑性的多尺度模拟。《材料学报》56:4358–4368·doi:10.1016/j.actamat.2008.04.064
[22] Kamm G,Alers G(1964),铝的低温弹性模量。应用物理学杂志35:327–330·doi:10.1063/1.1713309
[23] Kitamura T,Umeno Y,Tsuji N(2004)原子结构不稳定变形准则的分析评估及其在纳米结构中的应用。计算机材料科学29:499–510·doi:10.1016/j.commatsci.2003.12004
[24] Lennard-Jones J(1931)《凝聚力》。物理学报43:461–482·Zbl 0002.37202号 ·doi:10.1088/0959-5309/43/5/301
[25] Li J,Vliet K,Zhu T,Yip S,Suresh S(2002)晶体中控制弹性极限和初始塑性的原子机制。自然418:307–310·doi:10.1038/nature00865
[26] Liu X,Ercolessi F,Adams J(2004)利用改进的层错能量从密度泛函理论计算铝原子间势。模拟材料科学与工程12:665–670·doi:10.1088/0965-0393/12/4/007
[27] Lu G,Tadmor E,Kaxiras E(2006)《从电子到有限元:金属的并行多尺度方法》。物理版次B 73:024108·doi:10.103/物理版本B.73.024108
[28] Luan B,Robbins M(2005)机械接触连续介质模型的分解。国家公报435:929–932·doi:10.1038/nature03700
[29] Lutsko J(1988),各向异性固体中的应力和弹性常数:分子动力学技术。应用物理杂志64:1152–1154·doi:10.1063/1.341877
[30] Miller R,Tadmor E(2002)《准连续介质方法:概述、应用和当前方向》。计算机辅助材料设计杂志9:203–239·doi:10.1023/A:1026098010127
[31] Miller R,Tadmor E(2009)14种多尺度/连续体耦合方法的统一框架和性能基准。模型模拟科学与工程17:1–51·doi:10.1088/0965-0393/17/5/053001
[32] Parvazinia M,Nassehi V,Wakeman R(2006),对流扩散问题的气泡函数法多尺度有限元建模。化学工程科学61:2742–2751·doi:10.1016/j.ces.2005.11.031
[33] Qu S,Shastry V,Curtin W,Miller R(2005)有限温度动态耦合原子/离散位错方法。模型模拟科学工程13:1101–1118·doi:10.1088/0965-0393/13/7/007
[34] Rapaport D(2004)《分子动力学模拟艺术》,第2版。剑桥大学出版社·Zbl 1098.81009号
[35] Rodney D,Phillips R(1999)《位错结的结构和强度:原子水平分析》。物理评论稿82:1704–1707·doi:10.1103/PhysRevLett.82.1704
[36] Schmidt A,Siebert K(2005)自适应有限元软件设计。柏林施普林格·Zbl 1068.65138号
[37] Shenoy V、Miller R、Tadmor E、Phillips R、Ortiz M(1998),界面结构和变形的准连续模型。物理评论稿80:742–745·doi:10.1103/PhysRevLett.80.742
[38] Shiari B,Miller R,Curtin W(2005)有限温度下纳米压痕的耦合原子/离散位错模拟。工程技术杂志127:358–368·数字对象标识代码:10.1115/1.1924561
[39] Tadmor E,Miller R(2005)《材料建模手册》,第A部分:2。中:准连续介质方法的理论和实现。荷兰施普林格,第663–682页
[40] Tadmor E、Ortiz M、Phillips R(1996)《固体中缺陷的准连续分析》。菲洛斯·马格(Philos Mag)A 73:1529–1563·doi:10.1080/01418619608243000
[41] Tadmor E,Phillips R(1996)变形固体的混合原子模型和连续模型。朗缪尔12:4529–4534·doi:10.1021/la9508912
[42] Wang C,Jian S,Jang J,Lai Y,Yang P(2008)ni(100)薄膜纳米压痕的多尺度模拟。应用冲浪科学255:3240–3250·doi:10.1016/j.apsusc.2008.09.034
[43] Xiao S,Belytschko T(2004)一种将连续体与分子动力学耦合的桥接域方法。计算方法应用机械工程193:1645–1669·Zbl 1079.74509号 ·doi:10.1016/j.cma.2003.12.053
[44] Yang C,Tartaglino U,Persson B(2006)接触力学的多尺度分子动力学方法。Eur Phys J E软物质生物学Phys 19:47–58·doi:10.1140/epje/e2006-00004-9
[45] Yonenaga I,Motoki K(2001)塑性变形体单晶gan的屈服强度和位错迁移率。应用物理学杂志90:6539–6541·doi:10.1063/1.1415754
[46] Zimmerman J、Webb E III、Hoyt J、Jones R、Klein P、Bammann D(2004)原子模拟中的应力计算。模型模拟科学工程12:S319–S332·doi:10.1088/0965-0393/12/4/S03
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。