[發明專利]一種構建刃型位錯原子結構的方法

在審

• 申請號: 201811183635.4
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109300509A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 呂柏林;張藝程;蘇輝;高學朋;吳敏
• 申請（專利權）人: 遼寧石油化工大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C20/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種構建刃型位錯原子結構的方法。該方法的主要內容包括，在給定包含晶體原子結構信息的文件的前提下，利用C/C++語言提取該文件中的晶體原子結構信息，自動計算出在該晶體特定位置特定方位包含擬構建刃型位錯的原子坐標，然后按分子動力學軟件能識別的文件格式輸出數據到文件。本發明可方便快捷地在晶體內部任意位置直接構建任意位向、任意組態的一個或多個刃型位錯，為分子動力學及其它計算機仿真技術對位錯行為的精準研究創造了有利條件。

技術領域

本發明涉及分子動力學仿真技術領域，尤其涉及一種構建刃型位錯原子結構的方法。

背景技術

晶體宏觀上的塑性變形實質是位錯在外力作用下運動的結果。晶體的生長、形變強化、滯彈性、斷裂、相變、晶體的電磁性能、晶體的光學性質、超導性以及其他許多物理、化學性質都與位錯有重要的關聯。因此，位錯的研究無論對于科學研究還是實際應用都有著重要意義。實驗上研究位錯的方法有浸蝕法、綴飾法、透射電子顯微分析法、X射線衍射分析法、場離子顯微分析法等。這些實驗技術被廣泛地應用于分析研究位錯的密度、分布和組態以及它們的運動和交互作用等。但是在原子尺度上的研究（比如位錯芯的研究），分子動力學模擬具有重要的地位。各種位錯原子結構的直接構建有利于分子動力學對位錯行為更為精準的研究。本發明公開了一種構建刃型位錯原子結構的方法，解決了分子動力學及其它計算機仿真研究中刃型位錯建模的問題，本發明公開的方法可方便快捷地在晶體內部任何位置構建任意方位、任意組態的刃型位錯，而且可在一個晶體內創建多個不同位向和組態的刃型位錯。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是提供一種方便快捷地構建刃型位錯原子結構的方法，本方法在給定包含晶體的原子結構信息的文件的前提下，使用編程語言提取晶體的原子結構信息，自動計算出在晶體內部包含擬構建的刃型位錯的原子坐標，然后按分子動力學軟件能識別的文件格式輸出文件。

本發明采用的技術解決方案如下：

步驟一：準備包含晶體模型原子結構信息的文件。

步驟二：使用編程語言提取上述文件中的原子結構信息，將坐標系原點移動到擬構建的刃型位錯線上。旋轉坐標系，使x軸在位錯線的滑移方向上，y軸垂直于位錯滑移面，然后計算晶體模型內所有原子在新坐標系中的坐標值。

步驟三：設定刃型位錯周圍晶格扭曲明顯的區域在x和y方向的范圍為2a×2b，根據下面的計算公式計算晶體模型內所有原子在x方向的位移q，y方向和z方向不發生位移，計算公式如下：

當-a≤x≤a且0≤y≤b時，q=-d/4×x/a×(1-y/b)，

當x>a且0≤y≤b時，q=-d/4×(1-y/b)，

當x<-a且0≤y≤b時，q=d/4×(1-y/b)，

當y>b時，q=0，

當-a≤x≤a且-b≤y<0時，q=d/2+d/4×x/a×(1+y/b)，

當x>a且-b≤y<0時，q=d/2+d/4×(1+y/b)，

當x<-a且-b≤y<0時，q=d/2-d/4×(1+y/b)，

當y<-b時，q=d/2，

其中，d為擬構建位錯的Burgers矢量的長度。

步驟四：根據上面計算得到的每個原子的位移值，計算晶體模型內所有原子位移后的坐標值，由此在指定的位置構建出相應位向的刃型位錯。

步驟五：按照步驟二的逆向移動坐標系，使坐標系恢復成原來的位向，為新的操作做準備。