Atomistic Modeling of Materials Failure

مدل‌سازی اتمی شکست مواد مقدمه‌ای بر تکنیک‌های مدل‌سازی مولکولی و اتمی است که برای تغییر شکل و شکست جامدات اعمال می‌شود. با تمرکز بر انواع مواد شکننده، شکل‌پذیر و هندسی محدود، این نمای کلی شامل روش‌های محاسباتی در مقیاس اتمی است و چگونگی استفاده از این تکنیک‌ها را برای مدل‌سازی دینامیک ترک‌ها، نابجایی‌ها و سایر مکانیسم‌های تغییر شکل توضیح می‌دهد.

توضیح کامل دینامیک مولکولی (MD) به عنوان یک ابزار مدل‌سازی عددی، استفاده از پتانسیل‌های بین اتمی کلاسیک و پیاده‌سازی امکانات محاسباتی موازی انبوه در مقیاس بزرگ را علاوه بر فلسفه‌های کلی ساخت مدل، پوشش می‌دهد. شبیه سازی، تفسیر و تحلیل نتایج خوانندگان یک بحث تحلیلی از تکنیک های عددی همراه با مروری بر مبانی ریاضی و فیزیک مورد نیاز خواهند یافت. نمونه‌ای از کاربردها برای مواد خاص (مانند سیلیکون، مس) به عنوان مطالعات موردی برای هر یک از تکنیک‌ها، مناطق و مشکلات مورد بحث ارائه شده است.

ارائه یک بررسی گسترده از چند مقیاس تکنیک‌های مدل‌سازی که با موفقیت روش‌های مکانیکی اتمی و پیوسته را به هم پیوند می‌دهند، مدل‌سازی اتمی شکست مواد مرجع ارزشمندی برای مهندسان، دانشمندان مواد و محققان دانشگاه و صنعت است.

Atomistic Modeling of Materials Failure is an introduction to molecular and atomistic modeling techniques applied to solid deformation and fracture. Focusing on a variety of brittle, ductile and geometrically confined materials, this detailed overview includes computational methods at the atomic scale, and describes how these techniques can be used to model the dynamics of cracks, dislocations and other deformation mechanisms.

A full description of molecular dynamics (MD) as a numerical modeling tool covers the use of classical interatomic potentials and implementation of large-scale massively parallelized computing facilities in addition to the general philosophies of model building, simulation, interpretation and analysis of results. Readers will find an analytical discussion of the numerical techniques along with a review of required mathematical and physics fundamentals. Example applications for specific materials (such as silicon, copper) are provided as case studies for each of the techniques, areas and problems discussed.

Providing an extensive review of multi-scale modeling techniques that successfully link atomistic and continuum mechanical methods, Atomistic Modeling of Materials Failure is a valuable reference for engineers, materials scientists, and researchers in academia and industry.