Кластерные структуры в ГЦК металлах

• Автор: Накин, Андрей Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Содержание

Введение

1. Литературный обзор

1.1. Малые частицы и их свойства

* 1.1.1. Теория малых частиц

1.1.2. Физические эксперименты, посвященные изучению малых

частиц

1.1.3. Эксперимент, послуживший отправной точкой данных исследований

1.2. ЭВМ-эксперимент в моделировании физических структур

1.2.1. ЭВМ-эксперимент: общие положения
1.2.2. Метод молекулярной динамики
1.2.3. Вычислительные алгоритмы, используемые в методе молекулярной динамики
1.2.4. Расчет сил межатомного взаимодействия. Потенциалы взаимодействия
1.2.5. Потенциалы, используемые в расчетах металлических конфигураций
1.2.6. Современные многоатомные потенциалы
2. Методика
2.1. Параметры метода молекулярной динамики
2.1.1. Потенциалы взаимодействия
2.1.2. Граничные условия
2.1.3. Моделирование тепловых скоростей атомов
2.1.4. Единицы измерения
2.1.5. Метод диссипации как способ отвода энергии из системы .
2.1.6. Модификация метода молекулярной динамики для моделирования структурных переходов
2.1.7. Описание алгоритма
2.2. Тестовые расчеты
2.2.1. Проверка изолированной конфигурации
2.2.2. Проверка конфигурации, погруженной в условно-бесконечный континиум
Исследование изолированных кластеров икосаэдрической и ГЦК структур
3.1. Введение
3.2. Описание эксперимента
3.2.1. Строение кластеров
3.2.2. Детали метода молекулярной динамики
3.3. Результаты
3.3.1. Пространственный анализ
3.3.2. Энергетический анализ
3.3.3. Релаксация кластеров с одиночной вакансией
3.3.4. Стабильность и взаимные переходы структур
3.3.5. Кластеры, не имеющие четкой огранки
3.4. Выводы
Исследование икосаэдрических кластеров, интегрированных в ГЦК решетку
4.1. Введение
4.2. Описание эксперимента
4.2.1. Модель конфигурации с интегрированным икосаэдриче-ским кластером
4.2.2. Детали метода молекулярной динамики
4.3. Результаты

4.3.1. Стабильность икосаэдрических кластеров и факторы на
нее влияющие
4.3.2. Изменения в структуре икосаэдрического кластера
4.3.3. Изменения в структуре кристаллической решетки
4.4. Выводы
Заключение
• Построение физической модели изучаемого явления. Для этого используются имеющие данные о строении, сущности и поведении исследуемого объекта, знание действующих физических законов. Часто первоначальная модель впоследствии видоизменяется, подстраивается под накопленный массив результатов эксперимента.
• Далее разрабатывается математическая модель явления, которая обязательно должна соответствовать физической модели, а кроме того, использовать по возможности меньшее число различных приближений и огрублений, чтобы не закладывать фундамент для будущих качественных и черезмерных ко-личественых погрешностей в результатах. В этом и ощущается преимущество использования ЭВМ перед аналитическими методами, поскольку даже в описании простейших явлений зачастую задействованы сотни и тысячи объектов. Так, для определения состояния системы, состоящей из тысячи атомов, требуется решение системы из шести тысяч дифференциальных уравнений (для самых простых моделей взаимодействия). Сокращение же числа «участников» требует введения упрощающих допущений, обобщений, что сводит на нет адекватность описания реального поведения объекта.
• Далее разрабатывается дискретная модель алгоритма, производящего решение ранее разработанной математической модели. Как правило, на данном этапе выбираются численные методы решения, удовлетворяющие критериям скорости работы и обеспечиваемой точности вычислений. Поскольку очень часто эти два критерия являются взаимоисключающими, выбор конкретного метода определяется характером эксперимента—качественным или количественным, также часто могут использоваться одновременно различные методы: сначала более быстрые обеспечивают рассмотрения множества вариантов решения, из которых выбираются наиболее интересные и «обтачиваются» с использованием более точных методов.
• На следующем этапе разработанные алгоритмы переводятся на языки программирования, выбранные под имеющийся в распоряжении класс ЭВМ и