Глава 7. Описание программы для моделирования.

В качестве инструмента для моделирования была выбрана программа LAMMPS(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator).

Эта программа обладает рядом особенностей, главными из которых являются:

• Открытый исходный код

• Свободная лицензия.

• Допускается возможность использования совместно с другим кодом

• Использование совместно с МКЭ

Программа для LAMMPS представляет собой текстовый скрипт, команды в котором выполняются последовательно. Первое слово в строке – название команды, далее через пробел идут ее параметры, если они есть и нужны.

Каждый скрипт должен обладать четкой последовательностью, выделяют 4 раздела:

1. Инициализация

2. Задание атомов

3. Настройки

4. Запуск

В разделе инициализации задаются параметры, которые необходимы для задания атомов. К ним относятся – определения размерности решаемой задачи, определение единиц измерения, задание потенциалов и др.

В разделе задания атомов происходит определение решетки и создание атомов. Это можно сделать тремя способами – прочитать данные из файла, если он был создан в другой программе; с помощью команд LAMMPS; дублировать существующие атомы, например, если хотим расширить область симуляции.

В разделе настроек устанавливаются параметры, необходимые для запуска – это параметры потенциалов, вид выходных данных, граничные условия, переменные и т.д.

В последнем разделе происходит запуск вычислений. Может быть запущена молекулярная динамика, либо молекулярная статика(минимизация энергии).

Глава 8. Практическая задача, анализ результатов.

В качестве практической задачи рассматривается задача о нахождении тензора упругих констант для наностержня(наноиглы) оксида цинка ZnO. В программе LAMMPS была построена следующая модель, имеющая структура вюрцита

Суть эксперимента заключается в том, что мы знаем, как мы деформируем наш стержень(знаем тензор перемещений). Далее, мы вычисляем тензор напряжений нашей конструкции, а после этого мы вычисляем тензор упругих констант, используя обобщенный закон Гука

Для построенной модели в ходе экспериментов были получены следующие результаты(единицы измерения - ГПа):

С11	219
С12	120
С13	104
С33	230
С44	51
С66	44

Литература.

[1] Allen M. P. and Tildesley A. K. Computer Simulation of Liquids. – Oxford: Clarendon Press. 1987.

[2] Hoover W. G. Isomorphism linking smooth particles and embedded atoms // Physica A 1998. V. 260. №3–4. P. 44–254.

[12] Кривцов А. М. К теории сред с микроструктурой // Тр. СПбГТУ. 1992. №443. С. 9–17.

[13] Krivtsov А. М. Constitutive Equations of the Nonlinear Crystal Lattice. // ZAMM. 1999.

V. 79. №S2. P. 419–420.