用于材料失效原子模拟的反应势与谐波近似耦合
材料科学
2016-05-25 v1
摘要
涉及反应势的分子动力学（molecular dynamics, MD）模拟可用于建模材料失效。此类模拟中使用的经验势能够适应原子环境，代价是比非反应势的计算成本高得多。然而，在失效模拟过程中，反应能力仅需在系统的某些有限部分（键断裂或形成且原子环境改变之处）具备。因此，在系统其余部分可使用更简单的非反应势，前提是此类势能正确再现反应势在该区域的行为，并且在反应与非反应区域间的界面确保无缝耦合。在本文中，我们提出一种将反应势与其非反应近似相结合的方法论，该近似由一组谐波对和角相互作用构成，其参数经调整以在势的基态中预测相同的能量、几何结构与 Hessian 矩阵。我们给出了构建反应势的非反应近似的方法，以及耦合这两种势的方式。我们还提出了在模拟过程中即时（on-the-fly）以非反应近似替代反应势的准则。我们以最初用 REBO 势建模的二维石墨烯的 MD 失效模拟为例，阐明了该混合技术的正确性。
引用
@article{arxiv.1509.02416,
title = {Coupling a reactive potential with a harmonic approximation for atomistic simulations of material failure},
author = {Ignacio Tejada and Laurent Brochard and Tony Lelievre and Gabriel Stoltz and Frederic Legoll and Eric Cances},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.02416},
year = {2016}
}