[發(fā)明專利]一種正弦波形位錯攀移原子結構的建模方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811242963.7
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109215744A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 呂柏林
• 申請（專利權）人: 遼寧石油化工大學
• 主分類號: G16C20/20
• 分類號: G16C20/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種正弦波形位錯攀移原子結構的建模方法。該方法的主要內(nèi)容包括，在給定包含晶體模型原子結構信息的文件的前提下，根據(jù)擬構建的正弦波形位錯攀移原子結構的Burgers矢量、位錯線的位置、滑移面、波形的振幅和波長的要求，利用C/C++語言提取文件中的晶體模型原子結構信息，自動計算出包含符合要求的正弦波形位錯攀移原子結構的晶體模型的原子坐標，然后按分子動力學軟件能識別的文件格式輸出數(shù)據(jù)到文件。本發(fā)明可方便快捷地在晶體內(nèi)部指定位置直接構建指定方位、組態(tài)和波形的正弦波形位錯攀移原子結構，而且可在一個晶體內(nèi)直接創(chuàng)建多個不同位向、組態(tài)和波形的正弦波形位錯攀移原子結構，為分子動力學及其它計算機仿真技術對正弦波形位錯攀移的形態(tài)及行為的精準研究創(chuàng)造了有利條件。

技術領域

本發(fā)明涉及分子動力學仿真技術領域，尤其涉及一種正弦波形位錯攀移原子結構的建模方法。

背景技術

晶體的塑性變形、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(zhì)、超導性以及其他許多物理、化學性質(zhì)都與位錯有重要的關聯(lián)。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(tài)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。動態(tài)中的位錯，波動形狀的位錯線更接近實際情況，本發(fā)明公開了一種正弦波形位錯攀移原子結構的建模方法，解決了分子動力學及其它計算機仿真研究中直接構建正弦波形位錯攀移原子結構的問題，本發(fā)明公開的方法可方便快捷地在晶體模型內(nèi)部指定位置直接構建指定方位、組態(tài)和波形的正弦波形位錯攀移原子結構，而且可在一個晶體模型內(nèi)創(chuàng)建多個不同位向、組態(tài)和波形的正弦波形位錯攀移原子結構。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題，就是提供一種方便快捷地構建正弦波形位錯攀移原子結構的方法，本方法在給定包含晶體模型的原子結構信息的文件的前提下，根據(jù)擬構建正弦波形位錯攀移原子結構的Burgers矢量、位錯位置、滑移面、波形的振幅和波長的要求，使用編程語言提取文件中晶體模型的原子結構信息，自動計算出包含符合要求的正弦波形位錯攀移原子結構的晶體模型的原子坐標，然后按分子動力學軟件能識別的文件格式輸出文件。

本發(fā)明采用的技術解決方案如下：

設擬構建的正弦波形攀移的位錯線經(jīng)過點P(x_p y_p z_p)，位錯的Burgers矢量為[uvw]a，a為晶格常數(shù)，滑移面為(hkl)，正弦波的振幅為A，波長為B。

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點P處，旋轉坐標系，使x軸的正向與[uvw]方向一致，y軸與滑移面(hkl)垂直，z軸由x軸和y軸的矢量叉乘運算得到，然后計算晶體模型內(nèi)所有原子在新坐標系中的坐標值。

步驟三：設位錯周圍晶格扭曲較明顯的區(qū)域在x和y方向的范圍為以位錯中心為中心的2b×2c的矩形。為構建正弦波形位錯攀移原子結構，晶體模型內(nèi)的原子要進行相應的位移，本方法根據(jù)正弦波形位錯攀移結構周圍原子分布的特點，提出以下計算位移的公式，設原子在x方向的位移為q，y方向和z方向不發(fā)生位移，計算公式如下：

d=a (u²+v²+w²)^1/2，

y’=y-A sin(2πz/B)，

當-b≤x≤b且0≤y’≤c時，q=-d x (1-y’/c)/(4b)，

當x>b且0≤y’≤c時，q=-d (1-y’/c)/4，