使用并发原子-连续介质方法模拟冲击波传播的移动窗口技术
介观与纳米尺度物理
2021-12-15 v3
摘要
在过去的几十年里，原子尺度方法已成功模拟了材料中冲击波传播的不同方面，但它们受到限制，制约了总运行时间和系统规模。多尺度方法能够增加可模拟的长度和时间尺度，但利用此类方案来模拟通过工程尺度域的波传播和演化是一个活跃的研究领域。在这项工作中，我们在并发原子-连续介质 (CAC) 框架内开发了两种不同的移动窗口方法，以模拟冲击波通过一维单原子链的传播。在第一种方法中，整个 CAC 系统以传送带方式随冲击波移动，并将冲击波前沿保持在整体域的中部。在第二种方法中，原子区域通过连续介质区域的同时粗化和细化来跟随冲击波。通过色散关系研究和声子波包测试验证了 CAC 和移动窗口框架。我们使用传送带技术在模拟冲击波速度与理论值之间取得了良好的一致性，而粗化-细化技术使我们能够跟随传播的波前穿过大尺度域。这项工作展示了 CAC 方法精确模拟传播冲击波的能力，并演示了如何在多尺度框架中使用移动窗口技术来研究高度非线性的瞬态现象。
引用
@article{arxiv.2108.10930,
title = {Moving window techniques to model shock wave propagation using the concurrent atomistic-continuum method},
author = {Alexander S. Davis and Jeffrey T. Lloyd and Vinamra Agrawal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.10930},
year = {2021}
}