[发明专利]一种位错分叉原子结构的建模方法

摘要

本发明公开了一种位错分叉原子结构的建模方法。该方法的主要内容包括，在给定包含晶体模型原子结构信息的文件的前提下，利用C/C++语言提取该文件中的晶体模型原子结构信息，根据拟构建位错分叉原子结构的要求自动计算出包含该要求的位错分叉原子结构的晶体模型的原子坐标，然后按分子动力学软件能识别的文件格式输出数据到文件。本发明可方便快捷地在晶体内部任意位置直接构建任意位向、任意组态的一个或多个位错分叉原子结构，为分子动力学及其它计算机仿真技术对位错反应行为的精准研究创造了有利条件。

主权项

1.一种位错分叉原子结构的建模方法，其特征在于该方法在给定包含晶体模型的原子结构信息的文件的前提下，使用编程语言提取晶体模型的原子结构信息，根据拟构建位错分叉原子结构的要求自动计算出包含该要求的位错分叉原子结构的晶体模型的原子坐标，然后按分子动力学软件能识别的文件格式输出文件，主要步骤如下：步骤一：准备包含晶体模型原子结构信息的文件；步骤二：使用编程语言提取上述文件中的原子结构信息，将坐标系原点移动到拟构建的位错的分叉点P(xp yp zp)处；旋转坐标系，使x轴在第一条位错的滑移方向[u1 v1 w1]上，y轴垂直于位错滑移面(h k l)，然后计算晶体模型内所有原子在新坐标系中的坐标值；步骤三：设位错周围晶格扭曲明显的区域在x和y方向的范围为2b×2c，a为晶格常数，第三条位错的滑移方向为[u3 v3 w3]；本方法根据位错周围原子分布的特点，提出两次位移法；设在第一次位移中x方向的位移为q1，y方向和z方向不发生位移，计算公式如下：d1=a(u12+v12+w12)1/2；d2=a(u22+v22+w22)1/2，当z≤0时，x’=x，当z>0时，x’=x‑z((u12+v12+w12)(u32+v32+w32)‑(u1u3+v1v3+w1w3)2)1/2/(u1u3+v1v3+w1w3)，当‑b≤x’≤b且0≤y≤c时，q1=‑(1‑y/c)d1x’/(4b)，当x’>b且0≤y≤c时，q1=‑(1‑y/c)d1/4，当x’<‑b且0≤y≤c时，q1=(1‑y/c)d1/4，当y>c时，q1=0，当‑b≤x’≤b且‑c≤y<0时，q1=d1/2+(1+y/c)d1x’/(4b)，当x’>b且‑c≤y<0时，q1=d1/2+(1+y/c)d1/4，当x’<‑b且‑c≤y<0时，q1=d1/2‑(1+y/c)d1/4，当y<‑c时，q1=d1/2；步骤四：根据上面计算得到的每个原子的第一次位移值q1，计算晶体模型内所有原子第一次位移后的坐标值；步骤五：旋转坐标系，使x轴在第二条位错的滑移方向[u2 v2 w2]上，y轴垂直于位错滑移面(h k l)，然后计算晶体模型内所有原子在新坐标系中的坐标值；步骤六：进行第二次位移计算，设在第二次位移中x方向的位移为q2，y方向和z方向不发生位移，计算公式如下：当z≤0时，x’=x，当z>0时，x’=x+z((u22+v22+w22)(u32+v32+w32)‑(u2u3+v2v3+w2w3)2)1/2/(u2u3+v2v3+w2w3)，当‑b≤x’≤b且0≤y≤c时，q2=‑(1‑y/c)d2x’/(4b)，当x’>b且0≤y≤c时，q2=‑(1‑y/c)d2/4，当x’<‑b且0≤y≤c时，q2=(1‑y/c)d2/4，当y>c时，q2=0，当‑b≤x’≤b且‑c≤y<0时，q2=d2/2+(1+y/c)d2x’/(4b)，当x’>b且‑c≤y<0时，q2=d2/2+(1+y/c)d2/4，当x’<‑b且‑c≤y<0时，q2=d2/2‑(1+y/c)d2/4，当y<‑c时，q2=d2/2；步骤七：根据上面计算得到的每个原子的第二次位移值q2，计算晶体模型内所有原子第二次位移后的坐标值，由此在指定的位置构建出相应位向的位错分叉原子结构；步骤八：按照步骤二和步骤五的逆向移动坐标系，使坐标系恢复成原来的位向；步骤九：按分子动力学软件能识别的格式输出数据到文件。