[发明专利]一种螺型位错原子结构构建的方法

摘要

本发明公开了一种螺型位错原子结构构建的方法。该方法的主要内容包括，在给定包含晶体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原子结构信息，自动计算出在该晶体特定位置特定方位包含拟构建螺型位错的原子坐标，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构建任意位向、任意组态的一个或多个螺型位错，为分子动力学对位错行为的精准研究创造了有利条件。

主权项

1.一种螺型位错原子结构构建的方法，其特征在于该方法在给定包含晶体原子结构信息的文件的前提下，使用C/C++语言提取该文件中的晶体原子结构信息，自动计算出在晶体内部包含拟构建的螺型位错的原子坐标，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，包括以下主要步骤：步骤一：创立包含晶体模型原子结构信息的文件；步骤二：使用C/C++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螺型位错线上；步骤三：旋转坐标系，使z轴沿着拟创建的螺型位错线的方向，设先绕z轴旋转坐标系xxx度，然后绕x轴旋转坐标系yyy度，最后绕y轴旋转坐标系zzz度，计算晶体所有原子在新坐标系内的坐标值，程序代码如下：x1 = x0 * cos(xxx) ‑ y0 * sin(xxx); y1 = x0 * sin(xxx) + y0 * cos(xxx); z1 = z0;x2 = x1; y2= y1 * cos(yyy) ‑ z1 * sin(yyy); z2 = y1 * sin(yyy) + z1 * cos(yyy);atoms[k].x[0] = z2 * sin(zzz) + x2 * cos(zzz); atoms[k].x[1] = y2; atoms[k].x[2] = z2 * cos(zzz) ‑ x2 * sin(zzz);程序中atoms[k].x[0]、atoms[k].x[1]和atoms[k].x[2]分别为编号为k的原子在新坐标系内的x、y和z的坐标值；步骤四：计算所有原子在新坐标系的方位角（将新坐标系看作柱坐标系），代码如下：xita = atan(atoms[k].x[1] / atoms[k].x[0])；步骤五：以z轴为中心轴，将所有原子按均分角2π / n切分为n个楔形块，然后依次沿着z轴方向平移距离0，d / n，2 d / n，……，d（d为拟创建位错的Burgers矢量的长度），代码如下：for (ki = 1; ki < n; ki++) {if (xita >= 3.1415926 / n * (ki ‑ 1) && (xita < 3.1415926 / n * ki)) atoms[k].x[2] += d / n * (ki ‑ 1);}步骤六：按上述步骤二和步骤三的逆向移动坐标系，使坐标系恢复成原来的位向；步骤七：按分子动力学软件能识别的格式输出数据到文件；按照以上步骤可在一个晶体内任意位置创建任意位向和组态的一个或多个螺型位错。