Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Molecular models of polycrystalline and porous materials

100%

Mrozek A.

|

2014

|

tom Vol. 14, No. 1

27--36

EN

This paper is contribution to the special issue of the CMMS journal, devoted to modelling of the polycrystalline structures. Creation of the metallic polycrystalline and porous structures based on the molecular dynamics (MD) simulations are presented in this paper. The simple Morse potential, as well as, the more sophisticated Embedded Atom Method (EAM) are engaged to model atomic interactions. The presented methods of creation of the polycrystalline and porous molecular models are discussed and illustrated with proper numerical examples. The series of tensile tests and comparison of the mechanical properties between obtained polycrystalline structures is included, along with the description of the algorithm of the computation of the mechanical properties and the stress-strain relations. Additional tests are carried out with ideal Morse and EAM monocrystals in order to validate our molecular models and results. The simulations of creation polycrystalline and porous models are performed using the massively-parallel MD solver with NVT ensemble and tensile tests utilize so-called Non-Equilibrium Molecular Dynamics (NEMD).

PL

Tematyka pracy dotyczy metod tworzenia oraz badania własności mechanicznych atomowych modeli materiałów polikrystalicznych oraz porowatych przy wykorzystaniu Dynamiki Molekularnej. Przedstawionych zostało kilka różnych technik otrzymywania w/w struktur, m. in. kontrolowane schładzanie układu atomów oraz modyfikacja zasięgu oddziaływań międzyatomowych (funkcji potencjału atomowego). Każda metoda zilustrowana została przykładami, omówiony został również wpływ wybranych parametrów na wyniki symulacji numerycznej. W dalszej części artykułu opisano sposób wyznaczania własności mechanicznych modeli molekularnych: wyznaczania składowych tensora mikronaprężenia, krzywych naprężenie-odkształcenie i modułu Younga. Utworzone przedstawionymi metodami, zrównoważone i stabilne modele atomowe mogą posłużyć jako materiał wejściowy - rozwiązania początkowe - do dalszych symulacji wykorzystujących dynamikę lub statykę molekularną.

2

Examination of mechanical properties of graphene allotropes by means of computer simulation

84%

Mrozek A. , Burczyński T.

|

tom Vol. 20, no. 4

309--323

EN

The eﬀective mechanical properties and the stress-strain relations of the eight types of the graphene allotropes are presented in this paper. Series of the tensile and shear tests are performed using the nonequilibrium molecular dynamics (NEMD) and the adaptive intermolecular reactive bond order (AIREBO) potential. The methodology of the investigation as well as obtained results are explained and discussed in detail. Where possible, the achieved results are compared with the data available in the scientiﬁc literature in order to validate our molecular dynamics models and simulations. In other cases, i.e., where only information about structural or electronic properties is available, presented results can complement the knowledge about these particular planar carbon networks.

3

Kwantowa teoria propagacji quasi-statycznych szczelin w ośrodkach niesprężystych

51%

Wnuk M. P.

|

tom nr 2

6-14

PL

W ciałach niesprężystych w każdym elementarnym procesie dekohezji, który prowadzi do pęknięcia w skali makroskopowej, zachodzi interesujące "współzawodnictwo " między rozwojem uszkodzeń ("damage") oraz innych procesów nieodwracalnej deformacji uwieńczonych pęknięciem ("fractnre"), spowodowanych plastycznością lub też lepkością materiału. Próbę ilościowego opisania takich zjawisk, poprzedzających katastrofalny rozwój szczeliny, przedstawia tutaj teoria kwantowa, oparta na kryterium Wnuka, tak zwanym kryterium "rozwarcia końcowego", zaproponowanym w 1972 roku, zoh. Wnuk (1972, 1974, 1977). Należy podkreślić, że zjawiska, o których tu mowa, nie mogą być adekwatnie reprezentowane przez kontunualną mechanikę zniszczenia, liniową czy też nieliniową. Nasza teoria zakłada dwu-fazowa strukturę strefy nieliniowej poprzedzającej/ront szczeliny. Model ten dotyczy zarówno szczelin stacjonarnych jak też poruszających się w zakresie poniżę/ progu naprężenia krytycznego (propagacja podkrytyczna). Najważniejszym elementem takiego zmodyfikowanego modelu kohezyjnego szczeliny jest przyjęcie istnienia cząstki Nenhera w bezpośrednim sąsiedztwie wierzchołka szczeliny. Jest to lak zwana "strefa delta", w odróżnieniu od "nieliniowe/ strefy R ". Wewnątrz strefy delta zachodzą intensywne procesy odkształcenia, których nie sposób opisać przy pomocy mechaniki ciał ciągłych. Dla ciał ciągliwych "delta "jest bardzo wala w porównaniu z długością strefy kohezyjnej, natomiast dla ciał kruchych obydwa parametry skali zlewają się w jeden obszar, którego rozmiar zmierza do zera. W literaturze anglosaskiej strefę delta nazywa się "process zone ". Nazwa taka implikuje, że ostateczna faza intensywnej deformacji poprzedzającej zjawisko zniszczenia zachodzi właśnie w tej strefie. Ponieważ cząsteczka Neubera mci skończone wymiary, proces zniszczenia ma charakter kwantowy. Także akumulacja nieodwracalnego odkształcenia, czas niezbędny dla doprowadzenia stanu odkształceń do stanu nasycenia (krytycznego) wewnątrz cząstki Neubera oraz suma propagacja szczeliny mają charakter kwantowy. W granicy, dla ciul idealnie sprężystych, obowiązuje "zasada odpowiedniości", znana w mechanice kwantowej, kiedy to opis kwantowy staje się równoważny opisowi kontynualnemu. Wynikiem takiego przejścia granicznego jest powrót do klasyczne! teorii Griffitha. Teoria Griffitha jest zatem szczególnym przypadkiem opisanego In modelu procesów dekohezji. obserwowanych w dalach niesprężystych.

EN

Higher demands on reliability of high performance structures require a better understanding of damage and failure processes that evolve in the nonelastic material prior to the critical state leading to a catastrophic fracture. To account for these lime-dependent pre-fracture stages of damage and strain evolution, such as a slow stable, or subcritical, crack growth. occurring in dissipative materials, a quantum model is proposed. The essential assumption underlying the theory concerns tile existence of the Neither particle, the so-called "process zone", adjacent to the crack tip. This particle is of size D, and it is embedded within a larger cohesive zone, R. The near-tip stress field is modeled by a cohesive zone concept modified by the structured nature of the cohesive zone. A two-phase zone is assumed to he associated with any crack, whether it is stationary one or a moving one. Both plasticity and viscoelasticity are incorporated in tile material representation. It is shown how the variations in the ratio R/D lead to a transition from ductile to brittle fracture. An equation of motion for a slowly moving crack, winch remains in equilibrium with the applied load, is established through application of the "final stretch" criterion proposed by Wnuk in 1972, of. Wnuk (1972. 1974. 1977). Growth of 'a quasistatic crack is viewed as a sequence of local instability stales, while the transition from stable to unstable crack extension is considered to represent a global instability case. Equations predicting occurrence of' such transition are derived from the quantum model. In the limit ease. when the quantum variables approach zero, one recovers the classic ease of the Griffith theory.