三阶弹性系数的第一性原理计算
材料科学
2022-12-12 v3 计算物理
地球物理
摘要
三阶弹性（TOE）理论可预测应变引起的二阶弹性系数（SOECs）变化，并能模拟应力介质中的弹性波传播。尽管以往研究已基于第一性原理确定了三阶弹性张量，但其当前定义基于热力学能在自然或零压参考态附近按拉格朗日应变展开。该定义不便于预测显著初始应力下的 SOECs。因此，当研究弹性的应变依赖性需要 TOE 理论时，地震学界求助于该理论的经验版本。本研究回顾三阶弹性张量的热力学定义，并提出使用“有效”三阶弹性张量。给出了有效三阶弹性张量的显式表达式并进行了验证。我们将第一性原理方法推广到计算有限压力下的三阶弹性张量，并将其应用于两个立方体系，即 NaCl 和 MgO。作为应用与验证，我们基于第一性原理计算评估了 (a) 应变引起的 SOECs 变化和 (b) SOECs 的压力导数。基于三阶弹性的预测与数值计算值之间的良好一致证实了我们的理论的有效性。
引用
@article{arxiv.2204.07608,
title = {Ab initio calculations of third-order elastic coefficients},
author = {Chenxing Luo and Jeroen Tromp and Renata M. Wentzcovitch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.07608},
year = {2022}
}