[发明专利]一种计算空位与自间隙团簇基态构型的方法及系统

说明书

本发明公开了一种计算空位与自间隙团簇基态构型的方法及系统，S1：获取团簇所占据区域的备选格点集合C，随机选择备选格点集合C中的n个格点，得到种群初始化位置；S2：根据预设的交叉概率计算n个个体对应的交叉向量，得到交叉后的个体；S3：计算个体和交叉后的个体对应的体系能量和E，针对同一个体，选择体系能量较低的个体组成较优个体组；S4：随机选择备选格点集合C中的m个格点，m与n不同，迭代进入步骤S2，直至最大迭代次数超过设定值，得到备选格点集合C对应的基态构型；S5：驰豫所述基态构型，得到平衡态的团簇基态构型。通过本申请可以高效地获得金属中空位与自间隙团簇的基态构型。

技术领域

本发明涉及核材料辐射损伤模拟技术领域，尤其涉及一种计算空位与自间隙团簇基态构型的方法及系统。

背景技术

高能粒子(如中子、离子)辐照材料时不仅会在材料中产生点缺陷空位(vacancy,V)、自间隙原子(sel-interstitial atom,SIA)，还会产生这些缺陷的团簇(V_n/SIA_n)。理解、预测材料的辐照性能需要知道这些缺陷的基本的能量学和动力学性质，而确定V_n/SIA_n的基态结构则至关重要。目前人们计算V_n/SIA_n结构时，假设缺陷占据在一定范围内的格点上，采取穷举的方式计算所有可能的占据方式。为了节约计算时间，加上一些人为假设，如认为形成具有较低能量的缺陷团簇时，断键数较多。或者通过采取一些动力学方法(如势能谷自动填充法)，探索体系势能面，进而找到缺陷团簇较为稳定的构型。

这些计算方法存在低效、局域的缺点。采取穷举的方式理论上可以找到V_n/SIA_n的基态构型。然而实际上并不可行，在一定的范围内缺陷占据方式异常多，如10个空位在20个格点中占据方式多达10¹¹种。这种方法只适用于确定几个缺陷在非常小的范围内的低能量占据方式。而通过采用动力学方法探索体系势能面进而确定V_n/SIA_n低能量构型时，由于体系势能面维度较高(N为体系中原子数)，往往陷入局域极小值点，从而不能保证找到的构型是基态。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种计算空位与自间隙团簇基态构型的方法及系统，高效地获得金属中空位与自间隙团簇的基态构型。

本发明提出的一种计算空位与自间隙团簇基态构型的方法及系统，包括：

S1：获取团簇所占据区域的备选格点集合C，随机选择备选格点集合C中的n个格点，得到种群初始化位置，所述备选格点集合C是团簇所占据区域中不同格点位置的集合；

S2：根据预设的交叉概率计算n个个体x^j对应的交叉向量v^j，得到交叉后的个体y^j，j＝1、2、···n；

S3：计算个体x^j和交叉后的个体y^j对应的体系能量E(x^j)和E(y^j)，针对同一个体，选择体系能量较低的个体组成较优个体组；

S4：随机选择备选格点集合C中的m个格点，m与n不同，迭代进入步骤S2，直至最大迭代次数超过设定值，得到备选格点集合C对应的基态构型；

S5：驰豫所述基态构型，得到平衡态的团簇基态构型。

进一步地，在步骤S1：获取团簇所占据区域的备选格点集合C，随机选择备选格点集合C中的n个格点，得到种群初始化位置中，包括：

设置团簇所占据区域的中心参考点P_ref，以中心参考点P_ref为圆点、r为半径构建模型体系；