[发明专利]一种以螺型位错为轴的方波形位错线原子结构的建模方法

摘要

本发明公开了一种以螺型位错为轴的方波形位错线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，根据拟构建的以螺型位错为轴的方波形位错线原子结构的Burgers矢量、位错线的位置、滑移面、波形的振幅和波长的要求，利用C/C++语言提取文件中的晶体模型原子结构信息，自动计算出包含符合要求的位错线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指定位置直接构建指定方位、组态和波形的以螺型位错为轴的方波形位错线原子结构，为计算机仿真技术对以螺型位错为轴的方波形位错线的形态及行为的精准研究创造了有利条件。

主权项

1.一种以螺型位错为轴的方波形位错线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，根据拟构建以螺型位错为轴的方波形位错线原子结构的Burgers矢量、位错线的位置、滑移面、波形的振幅和波长的要求，使用编程语言提取文件中晶体模型的原子结构信息，自动计算出包含符合要求的以螺型位错为轴的方波形位错线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，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，设拟构建的以螺型位错为轴的方波形位错线轴线经过点P(x_p y_p z_p)，位错的Burgers矢量为[uvw]a，a为晶格常数，滑移面为(hkl)，方波的振幅为A，波长为B；将坐标系原点移动到点P处，旋转坐标系，使x轴的正向与[uvw]方向一致，y轴与滑移面(hkl)垂直，z轴由x轴和y轴的矢量叉乘运算得到，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较明显的区域在y和z方向的范围为以位错中心为圆心的直径为2r₀的圆，为构建以螺型位错为轴的方波形位错线原子结构，晶体模型内的原子要进行相应的位移，本方法根据以螺型位错为轴的方波形位错线周围原子分布的特点，提出以下计算位移的公式，设原子在x方向的位移为q，y方向和z方向不发生位移，计算公式如下：设：d=a (u²+v²+w²)^1/2，当sin(2πx/B)≥0时，z’=z‑A，当sin(2πx/B)<0时，z’=z+A，设：r=(y²+z’²)^1/2，当r=0时，θ=0，当r≠0且y≥0时，θ=acos(z’/r)，当r≠0且y<0时，θ=π+acos(‑z’/r)，当r≤r₀时，q =dθ(r/ r₀)/(2π)，当r>r₀时，q =dθ/(2π)；步骤四：根据上面计算得到的每个原子的位移值q，计算晶体模型内所有原子位移后的坐标值，由此在晶体内部指定位置直接构建出位向、组态和波形符合指定要求的以螺型位错为轴的方波形位错线原子结构；步骤五：按照步骤二的逆向移动坐标系，使坐标系恢复成原来的位向；步骤六：按分子动力学软件能识别的格式输出数据到文件。