[发明专利]含缺陷金属材料的新型动力学蒙特卡洛建模方法

说明书

本发明提供了一种含缺陷金属材料的新型动力学蒙特卡洛建模方法，涉及微观动力学技术领域，该方法包括：获取含缺陷金属材料面向动力学蒙特卡洛模拟的微观动力学事件的演化行为模型；其中，微观动力学事件包括缺陷结合/解离事件、缺陷发射/吸收事件和缺陷扩散事件中的任意一个或多个事件；基于高效物理建模算法获取动力学演化行为模型中的目标参数，建立目标参数的高效物理模型；其中，高效物理模型为反映目标参数随缺陷信息的高概率变化规律的近似模型，缺陷信息包括缺陷类型和缺陷尺寸。本发明能够降低动力学演化行为分析复杂度，提升了对于含缺陷金属材料的动力学演化行为的建模效率及分析效率。

技术领域

本发明涉及微观动力学技术领域，尤其是涉及含缺陷金属材料的新型动力学蒙特卡洛建模方法。

背景技术

含缺陷金属材料体系的动力学蒙特卡洛模拟由于缺陷的存在，导致体系可能存在的微观动力学事件变得非常多，可能高达几百至几千个，都需要确定其相应的参数，极度增加了建模和定参的复杂度。一般来说，金属中常见的缺陷类型包括空位、间隙、杂质及其团簇等。目前，面向含缺陷金属材料的动力学蒙特卡洛建模技术方案主要包括即时第一性原理计算和预置分子动力学事件列表，但是，即时第一性原理计算和预置分子动力学事件列表存在建模耗时较长，效率低，无法模拟金属中缺陷的长时间演化过程，同时还存在微观模型复杂，且模型中需要计算的参数较多的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含缺陷金属材料的新型动力学蒙特卡洛建模方法，能够降低动力学演化行为分析复杂度，提升了对于含缺陷金属材料的动力学演化行为的建模效率及分析效率。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种含缺陷金属材料的新型动力学蒙特卡洛建模方法，包括：获取含缺陷金属材料面向动力学蒙特卡洛模拟的微观动力学事件的演化行为模型；其中，所述微观动力学事件包括缺陷结合/解离事件、缺陷发射/吸收事件和缺陷扩散事件中的任意一个或多个事件；基于高效物理建模算法获取所述动力学演化行为模型中的目标参数，建立所述目标参数的高效物理模型；其中，所述高效物理模型为反映所述目标参数随缺陷信息的高概率变化规律的近似模型，所述缺陷信息包括缺陷类型和缺陷尺寸。

进一步，所述目标参数随缺陷信息的高概率变化规律的近似，包括：所述含缺陷金属材料的缺陷及其团簇近似为球形，所述含缺陷金属材料中缺陷运动的尝试频率随所述缺陷尺寸的增加而降低，所述含缺陷金属材料中的稳定杂质缺陷团簇为球形，及所述含缺陷金属材料中的缺陷团簇的整体扩散是通过团簇边缘原子迁移的微观机制完成的中任意一个或多个。

进一步，所述微观动力学事件包括所述缺陷结合/解离事件和/或所述缺陷扩散事件，所述动力学演化行为模型为：

其中，k_B为玻尔兹曼常数，T为温度，Kⁱ为事件i发生缺陷结合/解离事件，或者缺陷扩散事件的跃迁频率，为事件i下的尝试频率，为事件i下跃迁激活能；当所述含缺陷金属材料的缺陷为纯缺陷团簇时，所述事件i下包括所述缺陷类型为空位型缺陷V且所述缺陷尺寸为N_V的缺陷发生的结合/解离事件或者扩散事件、所述缺陷类型为间隙型缺陷I且所述缺陷尺寸为N_I的缺陷发生的结合/解离事件或者扩散事件，以及所述缺陷类型为杂质型缺陷X且所述缺陷尺寸为N_X的缺陷发生的结合/解离事件或者扩散事件；当所述含缺陷金属材料的缺陷为混合型缺陷时，所述事件i下包括所述缺陷尺寸为N_V的空位型缺陷V与所述缺陷尺寸为N_X的杂质型缺陷X发生的结合/解离事件或者扩散事件，以及所述缺陷尺寸为N_I的间隙型缺陷I与所述缺陷尺寸为N_X的杂质型缺陷X发生的结合/解离事件或者扩散事件。