弹性介质中前端传播的非保守相场模型的统计力学推导与实现
统计力学
2024-12-25 v1
摘要
过去数十年间，相场建模已成为mesoscopic科学的标准仿真技术，允许无缝移动接口的边界跟踪以及相对容易的与其他物理现象耦合。然而，尽管其广泛成功，相场建模仍主要依赖于现象学论证，仅在少数情况下有例外。在本工作中，我们利用最近发展的用于非平衡现象的统计力学框架，称为内部变量的随机热力学 (STIV)，为弹性介质中前端传播的相场模型提供了第一个没有现象学论证或拟合实验或仿真数据的推导。在所得模型中，变量遵循关于非平衡自由能的梯度流动，尽管值得注意的是，应变和相变量的动力学是耦合的，并且虽然自由能函数在相变量中是非局部的，但偏离了传统的 Landau-Ginzburg 形式。此外，在所分析的系统中，模型准确地捕捉了应力诱导的过渡前端核化过程，而无需包含额外的物理。我们发现 STIV 相场模型与微观系统的 Langevin 仿真相当，并且我们提供了两种数值实现，使其能够模拟任意原子势。
引用
@article{arxiv.2412.17972,
title = {A statistical mechanics derivation and implementation of non-conservative phase field models for front propagation in elastic media},
author = {Travis Leadbetter and Prashant K. Purohit and Celia Reina},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.17972},
year = {2024}
}