微觀至介觀尺度的模擬方法概述講解教學課件

微觀至介觀尺度的模擬●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●0微觀玊介觀尺度的棋擬●●主要研究內容微結構演化(動力學控制)微結構與其性質之間關系結構演化的方向熱力學控制微結構變化路徑—動力學控制結構演化的這種非平衡特性導致了各種各樣的晶格缺陷結構及其相互作用機制?！瘛瘛！瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛?微觀至介觀尺度的擬●●介觀尺度模擬的特點處理的原子數(shù)目巨大(≈1023個/cm3)排除了(1)嚴格求解薛定諤方程(2)由唯象原子論方法(如與經驗勢相聯(lián)系的分子動力學)來完成必須建立能覆蓋較寬尺度范圍的恰當?shù)慕橛^尺度模擬方法,以便給出遠遠超過原子尺度的預測?！瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛?微觀玊介觀尺度的棋擬●●連續(xù)體模型原子運動方程的嚴格解或近似解(薛定諤方程或分子動力學)替換為——平均本征結構關系式介觀尺度機理和本構定律的復雜性和多樣性,導致建立介觀尺度模型的方法的不唯一性?！瘛?。●●空間及時間離散化介觀尺度模擬方法●●●●●●空間及時間離散化位錯動力學(晶體塑性,復原,織構,斷裂相場動力學或廣義Ginzburg-Landau模型(超導電性,擴散,相變,晶粒生長)確定性或概率性元胞自動機典型應用領域(擴散,熱傳遞,相變,再結晶,晶粒生長)中的主要介觀多態(tài)動力學波茨(Pott模型尺度模擬方法(相變,再結晶,晶粒生長)幾何拓撲和組分模型(相變,再結晶,晶粒生長)拓撲網格和頂點模型(晶界動力學,網格動力學,成核,復原,晶粒生長)●●。●●●●●●●●0微觀玊介觀尺度的棋擬●●介觀模擬方法的共同特點:不明顯地包含原子尺度動力學,而是理想化地把材料作為連續(xù)體。由均勻性基體將晶格缺陷之間的相互作用耦合在起控制方程中通常不顯含內秉空間或時間標度●含有單個晶格缺陷的連續(xù)體介觀尺度模型通常由系列唯象的偏微分速率和本征結構方程組表述。采用有限差分法、有限元法或蒙特卡羅方法可以對這些微分方程近行求解?！瘛瘛！瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛?微觀玊介觀尺度的棋擬●●時空標度參數(shù)和離散度的確定由微分方程及其系數(shù)、變量所擁有的特點和性質決定。作為態(tài)變量(例如原子濃度,位鍺密度,結構參數(shù),位移或品格取冋),通常被并進空間格柵坐標;控制微分方程被用于局域或整體情況,這取決于相互作用的性質(短程或長程)。能夠利用連續(xù)體近似方法對介觀尺度的結構演化進行預測、意義重大,因為唯象態(tài)方程和結構演化定律已在介觀尺度進行很好地研究,其實驗數(shù)據的獲得比在微觀尺度更容易,而且數(shù)據信息比在宏觀尺度更詳細?！瘛??！瘛瘛瘛瘛瘛瘛瘛?第6章元胞自動機●●●6.1基本原理元胞自動機是描述和處理復雜系統(tǒng)在離散空間-時間上演化規(guī)律的算法,通常釆用對晶格格座的局域或整體的確定性和概率性變換規(guī)則進行具體操作?？臻g變量可以代表實空間、動量空間或波矢空間。其晶格定義為具有固定數(shù)目的點,一般是規(guī)則晶格,但其維數(shù)及大小可以是任意的