分子动力学模拟粒子之间的低速度正面碰撞
Yuki Yoshida1, Eiichiro Kokubo2, Hidekazu Tanaka3
1Center for Planetary Science, <a href="https://ror.org/03tgsfw79">Kobe University</a>, 7-1-48 Minatojimaminami, Chuo-ku, Kobe, Hyogo 650-0047, Japan.
新的分子动力学模拟揭示了现有的粒子接触模型的局限性. 一个新的依赖应力的模型准确地捕捉了粒子碰撞期间的能量消耗,改进了粉末模拟.
科学领域:
- 计算物理学的计算物理.
- 材料科学是一种材料科学.
- 粉末机械学 在粉末机械学
背景情况:
- 粒子接触模型对于粉末模拟至关重要,但它们的准确性尚未得到充分证实.
- 现有的模型往往无法捕捉在现实世界中观察到的复杂相互作用.
研究的目的:
- 用分子动力学 (MD) 模拟来研究粒子相互作用.
- 在各种条件下评估当前粒子接触模型的有效性.
- 为粉末模拟开发一个改进的接触模型.
主要方法:
- 进行了分子动力学 (MD) 模拟的正面粒子碰撞.
- 使用高达20亿个原子,模拟了半径为10-100纳米的粒子.
- 分析了粒子间的力,归还系数,冲击速度和粒子半径.
主要成果:
- 观察到粒子间力量的歇斯底里,随着撞击速度的增加而增加,导致塑性变形.
- 发现回报系数始终低于约翰逊-肯达尔-罗伯特理论预测的值.
- 确定了现有模型无法解释的显著能量消耗,特别是在更高的撞击速度时.
结论:
- 现有的弹性和非弹性粒子接触模型,甚至包括塑性变形的模型,也不能完全解释观察到的能量消散.
- 开发了一种新的依赖压力的散射接触模型,可以成功地在更广泛的撞击速度范围内复制MD模拟结果.
- 提出了一种更简单的消散模型,该模型还在复制模拟结果方面表现出有效性.
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