申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2021-09-17

公开（公告）日：2024-06-07

公开（公告）号：CN113851199B

主分类号：G16C60/00

分类号：G16C60/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.07#授权;2022.01.14#实质审查的生效;2021.12.28#公开

摘要：本发明公开了一种基于晶格重定向的晶体解离和滑移能垒自动计算方法，属于材料计算领域，具体为：首先，针对某晶体，输入该晶体的结构文件，读取晶体学结构信息；并根据读取的晶体学结构信息确定该晶体结构的解离面或滑移面滑移方向；进一步自动进行晶格基矢的重定向。然后，对重定向后的晶体结构施加解离应变或滑移应变，生成应变结构文件；通过第一性原理法并行对应变结构文件进行结构弛豫和静态计算，得到解离能χd‑应变d曲线或层错能γu‑应变u曲线；最后，对解离能χd‑应变d曲线和层错能γu‑应变u曲线进行拟合，求得解离和滑移能垒及相应临界应力；本发明不仅可以实现材料力学性能的高通量计算，还能够用于快速筛选具有高强度高硬度的三维材料。

主权项：1.一种基于晶格重定向的晶体解离和滑移能垒自动计算方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一，针对某晶体，输入该晶体的结构文件，读取晶体学结构信息；并根据读取的晶体学结构信息确定该晶体结构的解离面或滑移面滑移方向；进一步，根据解离面或滑移面滑移方向，自动进行晶格基矢的重定向；对于解离应变，晶格基矢的重定向为：首先，自动设定两个位于解离面的不共线晶向和，并满足条件： ； ；然后，将晶格基矢重定向为、和，并将晶向置于x轴方向，将晶向置于x-y面上，则解离面平行于x-y面；对于滑移应变，晶格基矢的重定向为：首先，自动设定一个位于滑移面，且与滑移方向不共线的晶向，满足条件： ； ；然后，将晶格基矢自动重定向为、和，并将晶向置于x轴方向，将晶向置于x-y面上，则滑移面平行于x-y面；步骤二，对重定向后的晶体结构施加解离应变或滑移应变，生成应变结构文件；通过第一性原理法并行对应变结构文件进行结构弛豫和静态计算，得到解离能-应变d曲线或层错能-应变u曲线；所述的应变过程分为两步，具体如下：第一步为：依据平行于x-y面的解离面或滑移面相对于笛卡尔轴的位置，将晶体结构中的原子分为两部分，即z轴坐标小于的原子为下半部分，z轴坐标大于的原子为上半部分；对于解离应变，将上半部分原子施加解离位移，即将改为；对于滑移应变，将上半部分原子施加滑移位移，即将和分别改为和，其中为滑移距离在笛卡尔的分量；为滑移距离在笛卡尔轴的分量，从而获得应变后的原子坐标；第二步为：将应变矩阵施加在晶格基矢向量上，，得到应变后的晶格基矢向量： ；其中为3×3单位矩阵，以及对于解离应变，应变矩阵为：，其中，为重定向的晶格基矢c在笛卡尔z轴的分量；对于滑移应变，应变矩阵为：，其中和；将应变后的原子坐标和晶格基矢向量共同输出作为应变结构文件，生成一系列不同解离应变值或滑移应变值的应变结构集合，分别命名为和；步骤三，对解离能-应变d曲线和层错能-应变曲线进行拟合，求得解离和滑移能垒及相应临界应力；具体为：首先，对于解离能-应变d曲线，采用如下公式拟合： ；其中和为未知参数；对于层错能-应变曲线，采用如下公式拟合： ；且满足和；其中、Ri和Ii为未知参数；然后，对拟合解离能曲线或层错能曲线进行数值求导，获得解离应力曲线和滑移应力曲线；最后，利用解离应力曲线和滑移应力曲线计算解离能垒和临界应力，以及滑移能垒和临界应力；解离能垒和临界应力分别为：和；滑移能垒和临界应力分别为和。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京航空航天大学 一种基于晶格重定向的晶体解离和滑移能垒自动计算方法

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