关于铁的势函数的研究

本文介绍了由Voter-Chan提出的嵌入式原子势模型(EAM),运用该原子势计算了单晶铁的弹性常数和在高压下的固固相变.模拟结果显示此EAM势描述铁的弹性常数与实验值有一定的偏离,但是却比较好的反映了铁在高压下的相变.此EAM势模型可以用来进一步研究铁在极端条件下的相变过程等,对相变的微观机制进行更细致深入的研究.     

硅熔化特性的分子动力学模拟–-不同势函数的对比研究

分别采用Stillinger-Weber (SW)势、修正的成熟原子嵌入模型(MEAM)势、 Tersoff势和HOEP (highly optimized empirical potential)势来描述硅原子间相互作用, 运用分子动力学方法对比模拟研究了四种势函数的硅晶体的体熔化和表面熔化特性. 结果表明: 四种势函数均能反映出硅的热膨胀、高温熔化和熔化时吸热收缩等基本物理规律. 但综合对比发现, Tersoff势和MEAM势相对更适合描述硅的熔化和凝固过程, SW势次之, HOEP势则不适合描述硅的熔化和凝固过程. 关键词： 硅 势函数 熔化 分子动力学     

FexO-SiO2-CaO-MgO-“NiO”系镍渣势函数及分子动力学模拟

从非经验参数角度构建基于两原子模型的Fe_xO-SiO₂-CaO-MgO-"NiO"渣的势函数,利用分子动力学模拟揭示调控镍渣组分与结构及物理化学性能之间的关系。结果表明： BMH（Born-Mayer-Huggins）势函数能够较好表征Fe_xO-SiO₂-CaO-MgO-"NiO"系镍渣的势能。当镍渣中CaO含量为15 wt.%时,Si⁴⁺-Si⁴⁺间配位数最小,此时熔渣的聚合度最低,有利于扩散。当Fe元素由Fe²⁺转换为Fe³⁺后,和O^2-结合能力更强,会导致熔渣更难以扩散,因而镍渣的黏度迅速升高,造成冶炼条件恶化,因此在镍闪速熔炼时要严格控制Fe²⁺/Fe³⁺的比例。模拟计算的黏度与实测值吻合较好,表明构建的势函数能够较好地反映镍渣的物化性能。     

两个严格可解双原子分子势函数的散射态解与转动修正

文献［１］中提出了一个新的势函数，其Ｓｃｈｒｄｉｎｇｅｒ方程严格可解。同时提出一个新的变量变换关系，用超几何级数严格求解了双曲型ＰｓｃｈｌＴｅｌｅｒ分子势Ｓｃｈｒｄｉｎｇｅｒ方程的束缚态。文内进一步讨论这两个势函数Ｓｃｈｒｄｉｎｇｅｒ方程散射态的严格解，并求出了Ｓ波的散射相移。文献中关于修正ＰｓｃｈｌＴｅｌｅｒ势及无反射势散射态的结果均作为特例包含在这篇文章更一般的结论之中。此外还用一个简单的方法考虑了转动能修正，对ＨＦ基态转动谱作了具体计算     

基于机器学习构建的环三亚甲基三硝胺晶体势

环三亚甲基三硝胺(RDX)是一种高能低感度炸药,对其能量和性质的准确计算对于开展该炸药的分子模拟至关重要.本文基于机器学习算法,采用高维神经网络模型,对RDX分子晶体结构数据集进行势函数训练.分别采用9种不同的网络结构进行测试训练,并选取其中学习效果最好的势函数对RDX分子晶体结合能和晶格中原子受力进行计算,均能很好地重复出第一性原理的计算结果,其测试集结合能的均方根误差为59.2 meV/atom.作为机器学习势函数的应用,进一步使用该势函数对a相RDX晶体进行分子动力学模拟,以验证其适用性.     

多原子分子振动力场的模型势函数方法的进一步研究

本文在文献＾［＾１＾］的基础止，对研究多原子分子振动力场的模型势函法作了深一步的探讨，提出了一种方便要可行的计算相互作用力常数方法，使模型势函法更加完善。在ａｂｉｎｉｔｉｏ水平上，由多原子分子振动力场的模型势函法算得谐振力场，有于分子的简正坐标分析，获得了令人满意的结果。     

稀有气体原子注入缺陷性纳米碳管的分子动力学模拟

采用TLHT势和经典分子动力学方法研究了稀有气体原子(He，Ne，Ar，Kr，Xe)进入带缺陷的单壁纳米碳管(SWCNT)的动力学过程，计算出了稀有气体原子分别从管壁和管口入射时，它们能封装在SWCNT中的能量阈值E_k0，并与理想结构情形做了比较.结果表明：随着管壁缺陷半径r的增加，E_k0减小；当r<4.5 ?时，给定合适的初始动能，稀有气体原子能封装在纳米碳管中；而r=4.5 ?时，稀有气体原子不能封装在碳管中，且此时缺陷对Ar，Kr和Xe的输运特性有很大影响. 关键词： 纳米碳管 缺陷 稀有气体原子 分子动力学模拟     

脉冲激光辐照光学薄膜的缺陷损伤模型

建立了缺陷吸收升温致薄膜激光损伤模型,该模型从热传导方程出发,考虑了缺陷内部的温度分布以及向薄膜的传导过程,通过引入散射系数简化了Mie散射理论得出的吸收截面.对电子束蒸发沉积的ZrO₂:Y₂O₃单层膜进行了激光破坏实验,薄膜样品的损伤是缺陷引起的,通过辉光放电质谱法对薄膜制备材料的纯度分析发现材料中的主要杂质元素为铂,其含量为0.9％.利用缺陷损伤模型对损伤过程进行了模拟,理论模型和实验结果取得了较好的一致性.     

硅功能化石墨烯热导率的分子动力学模拟

采用Tersoff势函数与Lennard-Jones势函数,结合速度形式的Verlet算法和Fourier定律,对单层和两层硅功能化石墨烯沿长度方向的导热性能进行了正向非平衡态分子动力学模拟.通过模拟发现,硅原子的加入改变了石墨烯声子的模式、平均自由程和移动速度,使得单层硅功能化石墨烯模型的热导率随着硅原子数目的增加而急剧地减小.在300 K至1000 K温度变化范围内,单层硅功能化石墨烯的热导率呈下降趋势,具有明显的温度效应.对双层硅功能化石墨烯而言,少量的硅原子嵌入,起到了提高热导率的作用,但当硅原子数目达到一定数量后,材料的导热性能下降.     

低温下液氦、液氖热物性的分子动力学模拟

本文基于平衡分子动力学模拟方法,采用了含量子修正项的QFH势函数和WK势函数对低温下液氦和液氖进行计算,并通过Green-Kubo公式统计得到热导率和黏性系数。结果表明:液氦和液氖的热导率、黏性系数随温度升高呈线性增大;采用QFH势函数和WK势函数比采用LJ势函数计算得到的热导率更接近实验值,且WK势函数计算结果比采用QFH势获得的结果更准确;WK势函数计算的液氦和液氖的黏性系数也与实验值非常接近。     

钨辐射损伤随辐照剂量变化的重离子辐照模拟研究

采用重离子辐照模拟方法和正电子湮没寿命测量技术研究了钨辐射损伤随辐照剂量的变化。20,60和90dpa（每个原子的位移次数）辐照损伤水平的实验结果表明,辐照在钨中产生单空位、双空位、位错和空位团等缺陷;随辐照剂量的增大,单空位、双空位和位错浓度增加,空位团的尺度和浓度都随之增大。Radiation damage in W has been studied as a function of irradiation dose by heavy ion simulation and positron annihilation lifetime measurement. The experimental results of 20, 60 and 90 dpa irradiations illustrate that the mono-and di-vacancies, dislocations and vacancy clusters are produced by the irradiation. The concentrations of the mono-and di-vacancies and dislocations and both the concentration and size of the vacancy clusters or voids all increase with the increasing of the irradiation dose.     

激光辐照受拉铝板破坏行为的时空多尺度数值模拟

推导耦合过渡区内参变量信息交换的元/网格动量传递多尺度算法,建立离散元与有限元耦合时空多尺度计算模型,并应用于激光辐照下受拉铝板破坏行为的数值模拟中.通过对比有限元计算模型、空间多尺度计算模型与时空多尺度计算模型在激光辐照下受拉铝板破坏算例的模拟结果,验证离散元与有限元耦合时空多尺度计算模型的准确性和数值计算高效率优势.使用该多尺度计算模型从宏观和细观尺度对铝板破坏行为进行数值模拟,模拟结果与实验结果基本一致.     

离子辐照单晶Si损伤效应的研究

回顾了低能离子注入单晶Si经由核弹性碰撞引起的损伤特征及其常规的研究方法,介绍了快重离子辐照单晶Si经由电子能损引起的损伤特点及研究现状,并对该领域的研究作了展望. The radiation damage in silicon induced by low energy ion implantation was briefly reviewed together with a short introduction to the common techniques in the area. The damage characteristics of swift heavy ion irradiation in silicon and its investigations were introduced with emphasis on the effects induced by processes of electronic energy losses. It is shown that swift heavy ion can induce defects far beyond the projected range and up to 28 MeV/μm the electronic energy ...     

放疗污染电子对皮肤细胞损伤的蒙特卡罗模拟研究

采用Geant4-DNA低能物理模型研究了污染电子在细胞DNA水平上的物理作用和能量沉积。利用密度聚类算法分析了损伤产额分布;并结合皮肤细胞辐射敏感性参数和临床表征剂量,探讨了低能电子对皮肤细胞的损伤特征。模拟发现,产生的DSB中约20%是cDSB;DSB产额是SSB的约4%;损伤聚类包含的SSB一般3个,20 keV和100 keV电子也可造成5个SSB的聚类损伤;晚反应、高α值的组织更应注意防护低能电子辐射;由于LQ模型中剂量平方项的影响,cDSB损伤致死系数ε随入射电子数目的增加而增大。当105个电子入射时,ε的数值可较单个电子增大3%～15%。可通过调节直接电离损伤概率弥补间接损伤产额,研究细胞辐照损伤的内在机理。本工作建立的低能电子对细胞DNA的损伤模型及结果,可用于评价放疗中低能污染电子对皮肤细胞的损伤效应。     

结构材料辐照损伤的分子动力学程序GPU并行化及优化

基于NIVIDIA公司的CUDA架构对结构材料辐照损伤的分子动力学程序在单个GPU上进行并行化,并对影响程序运行效率的相关因素进行分析和测试.经过一系列优化,当粒子数为两百万时,对比单CPU的执行时间,优化后的GPU程序其双精度加速比可达112倍,单精度加速比达到了三百倍,为后续扩展多GPU结构材料辐照损伤的分子动力学程序奠定基础.     

损伤度函数模型用于3种钢层裂的二维数值模拟

 把损伤度函数模型嵌入到二维有限元程序DEFEL中,并对3种钢（HR-2钢、2169钢及45钢）的平板撞击层裂实验进行了数值模拟,在模拟中计及材料的屈服硬化效应和Bauschinger效应的影响,较好地再现了实测自由面的速度历史,同时给出了样品中的损伤分布及其发展。在数值模拟中发现,断裂面附近所受最大拉应力介于由声学近似解析计算的层裂强度和从三项式固体状态方程出发得出的断裂理论值之间,并对三者之间的差异作了分析,表明数值模拟结果是合理的。     

变价元素铋掺杂钨酸铅晶体辐照损伤的研究

采用剂量为4Mrad的γ射线辐照Bridgman法生长的未掺杂和掺铋钨酸铅晶体,研究了辐照前后晶体的透射光谱、X射线激发发射光谱(XSL)的变化.利用正电子湮没寿命谱(PAT)和X光电子能谱(XPS)的实验手段,对钨酸铅晶体辐照前后的微观缺陷进行了研究,并对其抗辐照损伤性能及微观机理进行了初步探讨.研究表明,铋掺杂使得晶体中的正电子捕获中心和低价氧浓度下降;辐照后,未掺杂晶体中正电子捕获中心浓度下降,低价氧浓度上升,掺铋晶体则出现了与之完全相反的情况,正电子捕获中心浓度上升,低价氧浓度下降.提出掺铋钨酸铅晶体中铋的掺杂辐照前主要以Bi³⁺占据VPb的形式存在,辐照使变价元素铋发生Bi³⁺→Bi⁵⁺的变价行为,Bi⁵⁺可以替代W⁶⁺格位并使得晶体内部分(WO₄)^2－根团形成(BiO₃+V_o)^－.     

电荷耦合器件中子辐照诱发的位移效应

为研究电荷耦合器件空间辐照效应、参数退化机理,对国产64×64像元电荷耦合器件进行了中子辐照位移损伤效应研究。样品在中子辐照下,暗信号、暗信号非均匀性和电荷转移效率等关键性能参数退化显著。研究结果表明:暗信号的退化是由于中子辐照产生的体缺陷能级在耗尽层中充当复合-产生中心,增大了热载流子的产生率所致,而各像素单元暗信号退化的不一致性使暗信号非均匀性增大;电荷转移效率显著减小则是由于中子辐照在转移沟道中产生的体缺陷不断捕获、发射电子所引起。在整个实验过程中,饱和输出电压的退化可以忽略不计,表现出较好的抗位移损伤能力。     

聚变堆候选金属材料的惰性气体离子辐照损伤的研究

综述了有关核聚变反应堆材料的辐照损伤问题的研究,主要包括国产316L奥氏体不锈钢中氦的扩散与氦泡形核生长的研究、316L及低活化FeCrMn合金的高能Ar离子辐照缺陷与空洞肿胀的研究、近期开展的低活化马氏体钢和氧化物颗粒弥散强化合金的高能Ne离子辐照损伤和效应的研究成果。This paper gives a review of our recent studies on the irradiation damage induced by energetic inert-gasions in metallic materials candidate to fusion reactors. The work includes the study of helium diffusion and helium bubble formation in 316L stainless steels, the study of void formation and swelling in the low-activation Fe-Cr-Mn alloy irradiated with high-energy Ar ions, the study of irradiation damage in some low-activation Fe-based steels and ODS alloys by high-energy Ne ions.