Ejecta from periodic grooved Sn surface under unsupported shocks

Dynamic failure and ejection characteristics of a periodic grooved Sn surface under unsupported shock loading are studied using a smoothed particle hydrodynamics method. An "Eiffel Tower" spatial structure is observed, which is composed of high-speed jet tip, high-density jet slug, longitudinal tensile sparse zone, and complex broken zone between grooves. It is very different from the spike-bubble structure under supported shocks, and has been validated by detonation loading experiments. In comparison with that under supported shocks at the same peak pressure, the high-speed ejecta decreases obviously, whereas the truncated location of ejecta moves towards the interior of the sample and the total mass of ejecta increases due to the vast existence of low-speed broken materials. The shock wave profile determines mainly the total ejection amount, while the variation of V-groove angle will significantly alter the distribution of middle-and high-speed ejecta, and the maximum ejecta velocity has a linear correlation with the groove angle.     

单晶Cu(001)薄膜塑性变形的分子动力学模拟

使用分子动力学方法,模拟研究了单晶Cu(001)薄膜在双向等轴拉伸应变下的塑性变形行为.当应变超过一定值时,样品通过产生位错、层错及孪晶而发生塑性变形.当应变相对较低时,不全位错首先在薄膜表面形核并在密排面上滑移,留下堆积层错;当应变增加时,位错在表面与内部同时成核生长,层错数量也随之增加.分析了相邻滑移面上的位错之间相互作用形成孪晶的微观过程.材料内部形成大量堆积层错及孪晶后,较大孪晶的密排面上的原子也会发生滑移,形成孪晶内部的层错结构以释放残余应力.     

金属Al表面熔化各向异性的分子动力学模拟

采用嵌入原子势,使用分子动力学方法对金属Al不同低指数晶面的表面熔化现象分别进行了模拟.分析了熔化过程中样品结构组态的变化.模拟结果表明对于不同的自由表面,表面熔化呈现出明显的各向异性行为.Al（110）面在低于熔点的温度之下发生预熔化;（111）与（001）面都出现过热现象.与（111）面不同,（001）面发生过热现象时表面原子层为类液层,而（111）面仍然保持很好的晶格结构,即预熔化的Al（001）面在高于熔点的温度下,仍可以在很长的时间内处于相对稳定的亚稳态.由模拟得到Al的热力学熔点为950 K左右,与实验值基本符合. 关键词： 分子动力学 表面熔化 过热     

Molecular dynamics simulations of jet breakup and ejecta production from a grooved Cu surface under shock loading

Large-scale non-equilibrium molecular dynamics simulations are performed to explore the jet breakup and ejecta production of single crystal Cu with a triangular grooved surface defect under shock loading. The morphology of the jet breakup and ejecta formation is obtained where the ejecta clusters remain spherical after a long simulation time. The effects of shock strength as well as groove size on the steady size distribution of ejecta clusters are investigated. It is shown that the size distribution of ejecta exhibits a scaling power law independent of the simulated shock strengths and groove sizes. This distribution, which has been observed in many fragmentation processes, can be well described by percolation theory.     

微喷射现象数值模拟研究进展概述

对微喷射现象的国内外数值模拟研究进行了简要梳理与总结。首先,对微喷射现象特征及其物理内涵进行了解读,然后分别从分子动力学和连续介质力学层次,概述了微射流和微层裂两种主要物质喷射机制的数值模拟研究进展,最后归纳了微喷射现象数值模拟研究仍存在的一些难点问题。希望能为微喷射及相关领域的数值模拟与建模研究提供有益参考。     

Effect of external noise on the dynamical localization of two coupling electrons in quantum dot array

The effect of external noise, which is characterized by an Ornstein--Uhlenbeck process, on the dynamical localization of two coupling electrons in a quantum dot array under the action of an ac electric field is studied. A numerical solution of the stochastic equations is obtained by averaging over stochastic trajectories. The results show that the external noise may destroy the dynamical localization, but the anti-noise capacity of the system is stronger when the two electrons are localized at the ends of the quantum dot array.     

一维应变加载下单晶铁结构转变的微观研究

采用嵌入原子势和分子动力学方法,模拟了单晶铁在一维应变条件下由体心立方（bcc）转变为六角密排（hcp）结构的微观过程. 当应变加载至相变临界值时,hcp相开始均匀形核并沿{011}晶面长大为薄片状体系.弹性常数C₃₁和C₃₂在相变前被逐渐硬化,C₃₃则在相变前出现软化行为;当体系完全相变后,上述各弹性常数显示开始随体积压缩而迅速硬化,温度效应对晶格具有软化作用,可削弱C₃₃的硬化和软化过程;样品在压缩过程可出现孪晶结构,孪晶结构使晶格发生剪切变形.混合相中,hcp相势能比bcc相高,最大剪应力方向与bcc相反向;系统的偏应力与hcp相质量分数近似呈线性关系. 关键词： 结构转变 分子动力学 一维应变     

混合物状态方程的计算

多介质流体动力学过程的数值模拟往往涉及混合物状态方程的计算. 做图法和Newton 法是混合物状态方程计算常采用的方法, 前者虽直观精度却差, 后者计算效率高却只具有局部收敛性, 当解与其初始猜测值相差较远时Newton法不一定能够获得收敛解. 为此, 本文给出一种具有大范围收敛性的嵌入算法(imbedding method)求解混合物状态方程, 其基本思想是通过引入嵌入参数, 将待解的混合物状态方程和易解的混合物状态方程线性组合, 构成嵌入方程组, 当嵌入参数从0连续地变化到1 时, 嵌入方程组的解由易解的混合物状态方程的解连续地变化为待解的混合物状态方程的解. 嵌入方程组可由Newton法迭代求解, 也可转化为以嵌入参数为自变量的常微分方程组, 从而易于由成熟的计算方法如梯形法等进行求解. 进一步利用热力学基本关系, Maxwell形式的微分方程描述了压力和温度随嵌入参数的演化速率与应变速率和组分质量分数演化速率的关系. 对铅锡混合物热力学量的计算表明了本文算法的有效性.     

单轴应变驱动铁bcc—hcp相转变的微观模拟

用分子动力学方法模拟了沿〈001〉晶向应变加载和卸载情况下单晶铁中体心立方(bcc)与六方密排(hcp)结构的相互转变,分析了相变的可逆性和微结构演化特征.微观应力的变化显示样品具有超弹性性质,而温度变化表明在相变和逆相变过程中均出现放热现象.相变起始于爆发式均匀形核,晶核由块状颗粒迅速生长为沿{011}晶面的片状分层结构; 而卸载逆相变则从形核开始就呈现片状形态,且相界面晶面指数与加载相变完全一致,表现出形态记忆效应.在两hcp晶核生长的交界面易形成面心立方(fcc)堆垛层错. fcc通过在hcp晶粒内     

单晶Cu冲击加载及卸载下塑性行为的微观模拟

使用分子动力学方法对室温下单晶铜沿［001］和［111］方向冲击加载及卸载下的塑性行为进行了模拟,得到了Hugoniot关系以及冲击熔化压力,与实验基本符合. 加载过程中,较高的初始温度有利于位错的形核与发展. 通过对冲击波在自由表面卸载过程的模拟和分析发现：卸载过程呈现“准弹性卸载行为”;沿［001］方向卸载后大量不全位错环与堆积层错消失,而沿［111］方向卸载后只有少量层错消失,部分层错甚至会发展扩大. 关键词： 分子动力学 冲击波 塑性