Models of Molecular Dynamics: A Review of Eam Potentials. Part 1: Potentials for Single-Component Systems

Abstract

Волегов П.С., Герасимов Р.М., Давлятшин Р.П. Модели молекулярной динамики: обзор EAM-потенциалов. Часть 1: Потенциалы для однокомпонентных систем // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. -2017Механика. - . -№ 4. -С. 214-237. DOI: 10.15593/perm.mech/2017 Volegov P.S., Gerasimov R.M., Davlyatshin R.P. Models of molecular dynamics: a review of EAM potentials. Part 1: Potentials for single-component systems. PNRPU Mechanics Bulletin, 2017, no. 4, pp. 214-237. DOI: 10.15593/perm.mech/2017 Статья является первой частью обзора современных подходов к построению по-тенциалов межатомного взаимодействия на базе метода погруженного атома (embedded atom method, EAM) для различных однокомпонентных материалов. При-ведены основные положения и соотношения метода молекулярной (атомарной) ди-намики, отмечены недостатки подхода к моделированию атомных систем с исполь-зованием классических парных потенциалов взаимодействия. Приведены основные положения и соотношения метода погруженного атома, а также различные модифи-кации метода. Рассмотрен алгоритм использования EAM-потенциалов в расчетах молекулярно-динамических систем, а также способы повышения эффективности вычислительных алгоритмов, в том числе, связанные с введением радиуса обреза-ния и обоснованием его выбора для тех или иных материалов. В рамках обзора особое внимание уделено способам построения и видам функции погружения для различных материалов, а также физико-механическим свойствам материалов, которые хорошо описываются тем или иным видом потенциала. Приведен краткий обзор способов по-лучения параметров потенциалов: из квантово-механических расчетов (часто в ино-странной литературе называемых «из первых принципов», «ab initio») либо с использо-ванием экспериментально определяемых свойств (дифракционными, рентгеновскими методами или при помощи электронной микроскопии), а также перечень физико-механических свойств, которые возможно определять для материала с использовани-ем методов молекулярной динамики с применением современных EAM-потенциалов. Сделана попытка подробно рассмотреть работы, в которых предложены потенциалы, в настоящий момент наиболее точно описывающие свойства таких сложных (для пря-мого моделирования) материалов, как бериллий, железо, вольфрам, ниобий, титан, уран, и некоторые другие. Актуальность исследований структуры и свойств именно этих материалов обусловлена во многом перспективностью их применения в деталях и конструкциях для атомной энергетики, аэрокосмической промышленности, в биоме-дицине. Отдельно рассмотрены работы, посвященные построению EAM-потенциалов, позволяющих описывать структуру и свойства ряда металлов (лития, никеля, меди, алюминия и других) как в состоянии расплава, так и после кристаллизации. This article is the first part of the review devoted to the description of modern approaches to the construction of interatomic potentials based on the embedded atom method (EAM) for various one-component materials. We consider the general ideology of the molecular (atomic) dynamics method a...

Models of Molecular Dynamics: A Review of Eam-Potentials. Part 2. Potentials for Multi-Component Systems

“…Ниже представлена вторая часть обзора работ, посвященных построению и анализу потенциалов межатомного взаимодействия на основе метода погруженного атома, теперь -для многокомпонентных систем. Первая часть обзора опубликована в статье [1].…”

ANALIZ VZAIMODEJSTVIJa DISLOKACIJ I DISLOKACIONNYH BAR''EROV V GCK MONOKRISTALLE MEDI

“…Выбор потенциала является важным этапом построения математической модели, т.к. различные ЕАМ потенциалы, даже для одного и того же чистого материала, воспроизводят его свойства с разной степенью точности [4,5]. В работе выбран потенциал для чистой меди, предложенный в работе [6], т.к.…”

“…Хорошо известно, что разориентировка и тип границы влияют на ее энергию [4], что необходимо учитывать при изучении взаимодействия дислокаций и границы зерен. Получение устойчивой межзеренной границы, вообще говоря, является отдельной задачей, результаты решения которой приведены, например, в [5].…”