แบบจำลองคอมพิวเตอร์คาดการณ์ว่าแก้วโลหะแตกกระจายพลังงานในระดับอะตอมได้อย่างไร

Anonim

โลหะผสมแก้ว - โลหะไม่มีโครงสร้างผลึกที่พบได้ตามปกติในโลหะ - เป็นเป้าหมายการวิจัยที่น่าตื่นเต้นสำหรับการใช้งานยั่วเย้ารวมทั้งข้อต่อเทียมและอุปกรณ์ปลูกถ่ายทางการแพทย์อื่น ๆ อย่างไรก็ตามความยากลำบากในการทำนายปริมาณพลังงานที่วัสดุเหล่านี้จะปลดปล่อยเมื่อหักห้ามจะชะลอการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวกับแก้วจากโลหะ

เมื่อไม่นานมานี้คู่นักวิจัยจาก Rensselaer Polytechnic Institute ใน Troy แห่ง New York ได้พัฒนารูปแบบใหม่ในการเลียนแบบระดับอะตอมเพื่อให้แว่นตาโลหะมีพฤติกรรมการแตกหักอย่างไร เทคนิคการสร้างแบบจำลองนี้สามารถปรับปรุงการออกแบบวัสดุที่ใช้คอมพิวเตอร์ช่วยให้นักวิจัยตรวจสอบคุณสมบัติของแก้วโลหะได้ ทั้งคู่รายงานผลการค้นพบของพวกเขาใน วารสารฟิสิกส์ประยุกต์

"จนถึงขณะนี้ยังไม่มีการวัดคุณภาพที่รู้จักกันในชื่อว่า" fracture energy "ซึ่งเป็นหนึ่งในคุณสมบัติการแตกหักที่สำคัญที่สุดของวัสดุในการจำลองระดับอะตอม" Yunfeng Shi ผู้เขียนรายงานกล่าว

พลังงานการแตกร้าวเป็นคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุใด ๆ อธิบายถึงพลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาต่อหน่วยพื้นที่ของพื้นผิวแตกหักที่สร้างขึ้นใหม่ในของแข็ง "รู้ค่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจว่าวัสดุจะทำงานอย่างไรในสภาวะที่รุนแรงและสามารถคาดเดาได้ว่าวัสดุใด ๆ จะล้มเหลวได้อย่างไร" นาย Binghui Deng ผู้เขียนอีกคนหนึ่งกล่าวว่า

ในหลักการโลหะผสมใด ๆ สามารถทำเป็นแก้วโลหะได้โดยการควบคุมสภาวะการผลิตเช่นอัตราการระบายความร้อน ในการเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการประยุกต์ใช้งานแต่ละประเภทนักวิจัยจำเป็นต้องทราบว่าแต่ละอัลลอยจะทำอย่างไรภายใต้ความเครียด

เพื่อให้เข้าใจว่าอัลลอยต่าง ๆ ทำงานอย่างไรภายใต้เงื่อนไขที่ต่างกันนักวิจัยใช้เครื่องมือคำนวณที่เรียกว่า dynamics โมเลกุล วิธีการสร้างแบบจำลองนี้ใช้สำหรับการคำนวณหากำลังตำแหน่งและความเร็วของอะตอมทุกตัวในระบบเสมือน

นอกจากนี้การคำนวณสำหรับโมเดลได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องด้วยข้อมูลเกี่ยวกับการแตกหักของแผลดังกล่าวในตัวอย่าง การเรียนรู้ด้วยคอมพิวเตอร์แบบฮิวริสติกแบบนี้สามารถประมาณสภาวะโลกแห่งความจริงได้ดีที่สุดโดยการคำนวณการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มเช่นการแตกหักในวัสดุ

โมเดลของพวกเขามีบทบาทมากขึ้นระหว่างการสูญเสียพลังงานที่ยืดหยุ่นสะสมไว้จากการแตกหักของรอยร้าวและพื้นที่ผิวของรอยแตกจะชดเชยการสูญเสียพลังงานเท่าใด

"การออกแบบวัสดุที่ใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการผลิตมีบทบาทสำคัญในการผลิตและมีเป้าหมายที่จะมีบทบาทมากขึ้นในอนาคต" นายชิกล่าว

menu
menu