$\alpha$-铁中位错近核应力场的原子尺度赋能非奇异各向异性弹性表征

经典弹性理论预测的位错应力场在接近位错核时因理论的奇异性而不真实地变大，这是众所周知的。虽然在许多情况下通过有效核半径近似来补救，在核半径内实施特定的正则化，但此类近似导致计算精度的折衷。本工作中，发展了位错场的各向异性非奇异弹性表征，以准确表示 $\alpha$-铁中位错的近核应力。该正则化应力场通过使用Helmholtz型梯度各向异性弹性的非奇异格林张量函数实现，该函数除材料弹性常数外仅需一个特征长度参数。利用一种新颖的磁性键序势模拟铁中的原子相互作用，进行了分子静力学计算，并开发了优化程序以提取所需的长度参数。结果表明，该方法能准确复现近核位错应力的幅值及衰减，即使对于属于核本身的原子也是如此。与奇异各向同性和各向异性理论比较表明，非奇异各向异性理论对螺位错和刃位错近核应力的表示精度大幅提高，在某些情况下精度提升达一个数量级。还讨论了奇异与非奇异应力存在显著差异的区域的空间范围。我们描述的一般程序原则上可应用于准确模拟各向异性立方介质中任意形状位错的近核应力。