Angesichts des steigenden Ressourcenbedarfs unserer technologiebasierten Gesellschaft suchen die Menschen nach immer mehr Möglichkeiten, die Zusammensetzung, Eigenschaften und das Leistungsniveau einer Reihe von Materialien abzubilden, wobei einige Forscher das Rampenlicht auf sich ziehen. Graphen während andere neue Innovationen schaffen wollen formverändernde Materialien .
Ein Teil dieser Gleichung beinhaltet auch die Untersuchung der Leistung von Materialien unter einer Vielzahl verschiedener Bedingungen. Nun sucht ein Forscherteam nach einer radikalen Methode, um die Belastungsmaterialien mithilfe von Supercomputern zu messen. Dies waren sowohl Jetstream- als auch Comet-Supercomputerfür den Job angestellt.
Auf atomarer Ebene erhielten die Supercomputer die Aufgabe, Kraftwechselwirkungssimulationen mit Kristallen durchzuführen, die jeweils aus 240.000 Atome.
Ein Ausgangspunkt für die Forschung
Basierend auf dem physikbasierten Konzept der Kraft, geteilt durch die Fläche, sowie dem Konzept, dass Spannung einen symmetrischen Aspekt hat, wurde der Supercomputer im Wesentlichen entwickelt, um diese Theorie vom Material bis zur atomaren Ebene zu testen.mit dem Ziel, "die theoretischen Ursprünge der Symmetrie des Spannungstensors zu untersuchen und die Annahmen und Fehlinterpretationen zu identifizieren, die zu seiner symmetrischen Eigenschaft führen".
Überarbeitung alter Annahmen
Die über den Supercomputer durchgeführten molekulardynamischen Simulationen ermöglichten es den Forschern, viele theoretische Annahmen über Stress in Frage zu stellen, vor allem, dass die Symmetrietheorie in atomaren virialen und robusten Stresstests Bestand haben würde.
"Die allgemein akzeptierte symmetrische Eigenschaft eines Spannungstensors in der klassischen Kontinuumsmechanik basiert auf bestimmten Annahmen und ist nicht gültig, wenn ein Material mit einer atomistischen Auflösung aufgelöst wird.
[D] Die weit verbreiteten Formeln für atomare Virenspannung oder Hardy-Spannung unterschätzen die Spannung in der Nähe eines Spannungskonzentrators wie eines Versetzungskerns, einer Rissspitze oder einer Grenzfläche in einem verformten Material erheblich. " erklärt Liming Xiong, Assistenzprofessor für Luft- und Raumfahrttechnik an der Iowa State University und Mitautor des Papiers.
Die Auswirkungen der Simulationen
Die Stärke dieser Forschung besteht darin, dass sie einen umfassenderen Ansatz für Stress bietet, der Perspektiven auf beide Bereiche bietet. 1 Mikro und 2 Makroskala. Eine solche mehrskalige Modellierungsebene kommt nach Ansicht des Teams Forschern aus einem breiten Spektrum wissenschaftlicher Disziplinen zugute, insbesondere im Bereich Glas- und Metalldesign. Der Nebelfaktor kann beispielsweise dramatisch unterschiedlich sein.
"Multiscale versucht, das atomistische Kontinuum zu überbrücken. Um eine Methodik für die Multiscale-Modellierung zu entwickeln, benötigen wir konsistente Definitionen für jede Größe auf jeder Ebene. Dies ist sehr wichtig für die Etablierung eines selbstkonsistenten gleichzeitigen atomistischen Kontinuums.Kontinuumsberechnungswerkzeug.
Mit diesem Tool können wir die Materialleistung, die Eigenschaften und das Verhalten von unten nach oben vorhersagen. Wenn wir das Material nur als eine Ansammlung von Atomen betrachten, können wir sein Verhalten vorhersagen. Stress ist nur ein Sprungbrett.Wir haben die Größen, um das Kontinuum zu überbrücken. "Xiong geteilt .
Details zur Studie erscheinen in einem Artikel betitelt "Asymmetrie des Spannungstensors auf atomarer Ebene in homogenen und inhomogenen Materialien", veröffentlicht am 5. September im Verfahren der Royal Society A Tagebuch