Effect of strain and temperature on the threshold displacement energy in body-centered cubic iron
阈值位移能（TDE）是将原子从其晶格位置位移所需的最小量的动能。的TDE的大小显示显着的变化作为一个功能的结晶方向，系统温度和施加的应变，在各种其他因素。确定TDE的准确值以计算由于给定辐照条件引起的位移总数，从而了解材料对辐照的响应是至关重要的。在这项研究中，分子动力学模拟已经进行了计算的体心立方铁作为应变和温度的函数的阈值位移能。随着施加的应变，观察到高达约14 eV的TDE的减少。温度从300 K增加到500 K可以导致TDE增加高达约9 eV。
2016-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Efficient and Accurate Machine Learning Interatomic Potential for Graphene: Capturing Stress-Strain and Vibrational Properties
本研究提出一种基于AIMD大规模数据集训练的石墨烯反应性机器学习原子间势，可精准复现其力学与振动特性，计算随系统规模线性扩展，兼具稳健性与可迁移性，配套训练流程可推广至其他材料。
2025-05-17 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Development of the temperature-dependent interatomic potential for molecular dynamics simulation of metal irradiated with an ultrashort pulse laser
激光烧蚀通常由具有不同电子和晶格温度的双温度模型（TTM）来解释。为了实现TTM的经典分子动力学模拟，我们提出了一种扩展的嵌入原子方法来构建一个依赖于电子温度的原子间势。将该方法应用于铜，通过与有限温度密度泛函理论的能量-体积曲线、声子色散、电子热容、烧蚀阈值和原子均方位移等物理性质的比较，证明了该方法的有效性.
2021-12-08 cond-mat.mtrl-sci
The atomistic representation of first strain-gradient elastic tensors
本文导出了任意多重晶格第一应变梯度弹性线性化理论中弹性张量的原子表示。除了经典的（2nd-Piola）应力张量和弹性模量张量之外，这些张量还包括三阶双应力张量、混合弹性模量的五阶张量和应变梯度弹性模量的六阶张量。原子表示是封闭形式的解析表达式，表示原子间势相对于原子间距离的一阶和二阶导数，以及相对原子位置的并矢积。此外，所有的表达式都是局部的，在这个意义上，它们只依赖于晶格位置的原子邻域。我们的研究结果源于能量连续和原子的晶体表示之间的等价条件，当后者的运动学是由柯西-玻恩规则。利用导出的表达式，我们证明了如果格基允许中心对称，则奇阶张量为零。的解析表达式实现为一个KIM兼容的算法来计算各种材料的应变梯度弹性张量。数值结果比较了文献中立方晶体，包括简单晶格和多晶格的代表性的原子间相互作用势。我们观察到，中心势表现出广义柯西关系的秩六张量的应变梯度弹性模量。此外，这个张量被发现是不确定的许多潜力。我们讨论了不确定性与材料稳定性之间的关系。最后，原子表示专门用于简单格中的中心势。这些表达式与分析潜力研究的敏感性的弹性张量的截止半径的选择。
2016-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Strain-displacement relations and strain engineering in 2d materials
我们研究二维材料中的机电耦合。对于非布拉维晶格，我们发现重要的修正标准的宏观应变-微观原子位移理论。提出了一种通用的、系统的方法来计算几类二维材料的应变-位移关系。我们将我们的研究结果应用到石墨烯作为研究案例，通过结合紧密结合和价力场模型来计算应变下石墨烯纳米带的电子和力学性质。结果表明，与狄拉克方程耦合连续介质力学的预测很好的协议。对于这个长波极限有效理论，我们发现应变-位移关系导致了应变诱导赝磁场的重整化修正。纳米力学性能和机电耦合在二维材料的影响进行了讨论。
2015-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon phase diagram with empirical and machine learned interatomic potentials
在目前的工作中，我们详细介绍了如何多体势能景观的碳原子间的潜力，可以探索利用嵌套采样算法，允许计算他们的压力-温度相图高的压力。我们提出了一个比较三个原子间的潜力模型，Tersoff，EDIP和GAP-20，专注于他们的宏观性质，特别是在他们的熔融转变和识别的结晶稳定的固体结构，至少100 GPa。所研究的模型都是在较低的压力下冻结形成石墨结构，然后随着压力的增加形成金刚石结构。在Tersoff和EDIP模型的情况下，我们能够定位这些阶段之间的过渡。我们特别关注最先进的机器学习（ML）模型GAP-20，并计算了高达1 TPa的相图，以评估其预测能力，远远超出模型的拟合条件。相图显示出一个非常好的协议与实验相图高达200 GPa，尽管各种意想不到的石墨层间距。在此之上，嵌套采样确定了两种新的稳定固体结构，应变金刚石结构和800 GPa以上的应变六方密堆积结构。然而，这两个阶段的稳定性并没有通过DFT计算得到证实，这突出了进一步改进ML模型的潜在途径。
2022-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of displacements and strains in sheared amorphous solids
通过计算机模拟研究了二维Lennard-Jones玻璃在剪切应变作用下的局部变形。均方位移和均方应变都随着测量它们的应变间隔$Δγ$的长度线性增加。然而，位移的增加并不代表单粒子扩散。滑移线的位移具有长程空间相关性，滑移线的振幅与颗粒尺寸相当。还观察到对系统大小的强烈依赖。位移和应变的概率分布是非常不同的。对于小的$Δγ$，位移分布具有平台，随后是指数尾部。当$Δγ$增加到约0.03时，分布变为高斯分布。应变分布由与弹性区域相关的尖锐中心峰和与塑性区域相关的长指数尾组成。后者持续到研究的最大$Δγ$。
2008-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Systematic treatment of displacements, strains and electric fields in density-functional perturbation theory
密度泛函微扰理论的方法可以用来计算绝缘晶体的各种物理响应性质，包括弹性、介电、玻恩电荷和压电张量。这些和其他重要的张量可以定义为总能量相对于原子位移、电场或应变扰动的二阶导数，或者相对于这些扰动中的两个的混合导数。由此产生的张量往往在极性晶体中以复杂的方式耦合，从而产生各种不同的定义。例如，通常需要区分在不同静电边界条件下定义的弹性张量和在不同弹性边界条件下定义的介电张量。在这里，我们描述了一种方法来计算所有这些不同的响应张量在一个统一的和系统的方式。两种材料，纤锌矿氧化锌和菱面体钛酸钡，在零温度下的应用。
2005-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of strained silicon: molecular dynamics insight and kinetic theory approach
在这项工作中，我们研究了拉伸和压缩力对硅的热导率的影响。我们采用平衡分子动力学方法计算了不同原子间相互作用势下的热导率。更具体地说，我们测试了Stillinger-Weber，Tersoff，环境依赖的原子间势和改进的嵌入原子方法势，用于描述不同应变和温度条件下的硅原子运动。此外，我们从分子动力学模拟中提取了声子态密度和色散曲线。这些数据用于考虑动力学理论方法的导热系数的直接计算。比较分子动力学和动力学理论模拟结果作为应变和温度的函数，使我们能够研究影响应变硅热导率的不同因素。
2019-08-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A slave mode expansion for obtaining ab-initio interatomic potentials
在这里，我们提出了一种新的方法进行泰勒级数展开的第一原理计算的能量的晶体作为核位移的函数。我们扩大了现有位移空间的维数，并形成新的变量（即。从属模式），其像空间群的不可约表示那样变换并满足自由空间的齐性。然后可以应用标准的群论技术来先验地推导非零展开系数。在给定的顺序下，平移组可以用于收缩乘积并消除非线性无关的项，从而产生最终的一组从模式乘积。虽然膨胀系数可以以各种方式计算，我们证明，有限差分是有效的四阶。我们证明了该方法在强非谐系统PbTe的权力。八面体中的所有非调和项都计算到四阶。一个适当的么正变换表明，绝大多数的非谐性可以归因于只有两个条款，这表明一个极小模型的声子相互作用是可以实现的。直接生成多项式电位的能力将允许在以前无法实现的长度和时间尺度上进行精确模拟。
2014-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Universal Displacements in Linear Strain-Gradient Elasticity
Institute of Applied and Computational Mathematics (IACM), Foundation for Research and Technology (FORTH)（应用与计算数学研究所，研究与技术基金会）；School of Civil and Environmental Engineering, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院土木与环境工程学院）；The George W. Woodruff School of Mechanical Engineering, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院乔治·W·伍德拉夫机械工程学院）
本文在Toupin-Mindlin一阶应变梯度理论框架下，通过推导各材料对称类的通用偏微分方程，完整刻画了所有48个应变梯度对称类的通用位移场，并发现对于低对称类，应变梯度条件比经典弹性更严格。
2026-05-23 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Selective coherent x-ray diffractive imaging of displacement fields in (Ga,Mn)As/GaAs periodical wires
相干X射线衍射成像扩展到晶体纳米结构器件的高分辨率应变分析。通过对（Ga，Mn）As/GaAs纳米线中应变分布的测定，证明了该方法的应用潜力。通过在倒易空间中分离衍射信号，可以通过我们的反演过程独立地重建器件的各个部分。我们证明该方法对于高度集成器件中特定材料的应变分布重建是有效的。
2009-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Interatomic exchange coupling of BCC iron
我们对体心立方铁中原子间的交换相互作用进行了第一性原理计算。我们的结果表明，EI的体积依赖性偏离Bethe-Slater曲线相当大。这种行为进行了讨论的网站和/或网站间的直接交换电子之间的相互作用。
2010-05-17 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Machine Learning a Universal Harmonic Interatomic Potential for Predicting Phonons in Crystalline Solids
提出一种利用现有声子数据库和机器学习技术训练通用谐和原子间势的方法，能准确预测晶体固体的完整声子谱和热力学性质，并评估预测不确定性。
2024-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Random local strain effects in homovalent-substituted relaxor ferroelectrics: a first-principles study of BaTi0.74Zr0.26O3
我们提出了第一性原理的超晶胞计算BaTi0.74Zr0.26O3，一个原型材料的弛豫与同价取代。从弛豫结构的统计分析，我们给出了四种类型的钛原子极性位移的证据：沿< 1 1 1 >，< 1 1 0 >，或< 1 0 0 >方向的立方晶胞，或几乎取消。Ti位移的类型完全由相邻晶胞中的Ti/Zr分布决定。潜在的机制涉及局部应变效应，其由Ti 4+和Zr 4+阳离子之间的尺寸差异引起。这些结果揭示了导致BaTi（1-x）Zr（x）O3弛豫体中无序Ti位移的结构机制，并可能在其他具有同价取代的BaTiO 3基弛豫体中。
2010-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Deep DIC: Deep Learning-Based Digital Image Correlation for End-to-End Displacement and Strain Measurement
Northwestern University（西北大学）；Ford Motor Company（福特汽车公司）
数字图像相关（DIC）已成为拉伸测试和其他材料表征中检索精确位移和应变测量的行业标准。虽然传统的DIC提供了一个高精度的估计变形的一般拉伸试验情况下，预测变得不稳定，在大变形或当散斑图案开始撕裂。此外，传统的DIC需要很长的计算时间，并且经常产生受滤波和散斑图案质量影响的低空间分辨率输出。为了应对这些挑战，我们提出了一种新的基于深度学习的DIC方法--Deep DIC，其中两个卷积神经网络DisplacementNet和StrainNet被设计为一起工作，用于位移和应变的端到端预测。DisplacementNet预测位移场并自适应地跟踪感兴趣的区域。StrainNet直接从图像输入预测应变场，而不依赖于位移预测，显著提高了应变预测精度。提出了一种新的数据集生成方法，该方法包括散斑图的生成和散斑图像的变形，并利用合成位移场来合成真实而全面的数据集。虽然仅在合成数据集上进行训练，但Deep DIC提供了与商业DIC软件在真实实验中获得的高度一致和可比的位移和应变预测，即使在大的局部变形和不同的图案质量下，它也优于商业软件，具有非常强大的应变预测。此外，Deep DIC能够实时预测变形，计算时间可低至毫秒。
2022-01-06 cond-mat.mtrl-sci cs.CV eess.IV
Data on Displacements caused by the Growth of Bainite in Steels
钢中固态相变的重要特征之一是当原子穿过母相和产物相之间的边界时原子的编排。有些转变涉及与长程扩散一致的原子的混沌运动，因此比那些发生纪律转移的转变更接近平衡。由于原子的模式在转变过程中发生变化，原子的有序运动必然导致转变区域形状的变化，并且像任何变形一样，这种变化会导致周围材料的应变。因此，这些位移变换是应变主导的，其形态、化学组成和热力学框架对由于形状变化引起的应变能敏感。在这里，我们考虑了与“贝氏体”相关的位移积累的已发布数据，“贝氏体”是钢中的一种相变产物，构成了世界上第一种块体纳米晶金属的基础。
2013-12-29 cond-mat.mtrl-sci
A modified W-W interatomic potential based on ab initio calculations
基于从头计算方法，建立了一个Finnis-Sinclair型的W-W相互作用势。修改后的潜力是能够重现正确的形成能量的自间隙原子缺陷的钨，提供了显着的改进，在Ackland-Thetford钨势。利用修正势计算了0 ~ 3500 K温度范围内的热膨胀，计算结果与实验数据吻合较好，克服了Derlet-Nguyen-Manh-Dudarev钨势计算负热膨胀的缺点。本文还利用W-W势详细研究了自间隙原子在钨中的扩散。结果表明，初始的自填隙原子引发了一系列的W原子的位移和替代的方向<111>。阿克里尼乌斯适合在低于550 K的温度下的扩散数据表明0.022 eV的迁移能量，在合理的协议与实验数据。
2013-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Non-Affine Displacements and the Non-Linear Response of a Strained Amorphous Solid
我们证明，不可逆的结构重组是不必要的观察在非晶态固体的屈服行为。虽然大多数的固体应变到其屈服点确实经历了不可逆的重组，我们发现一个显着的部分固体表现出通过可逆应变屈服。我们还表明，超过屈服应力的大的瞬时应变可以导致完全的应力松弛，由施加的应变驱动的大的非仿射运动的结果。应力应变比对非仿射均方位移的依赖性与在非零温度下从静止液体获得的剪切模量的依赖性的经验相似性支持这样的命题，即刚性仅取决于采样的构型空间的大小，并且对于该空间如何采样不敏感。
2016-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Benchmarking Universal Machine Learning Interatomic Potentials for Elastic Property Prediction
School of Intelligence Science and Technology, Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学智能科学与技术学院）；School of Physics, Hefei University of Technology（合肥工业大学物理学院）
本文评估了四种通用机器学习互原子势在弹性质预测中的性能，发现SevenNet表现最佳，通过微调进一步提升了CHGNet的准确性，而MACE的鲁棒性较弱。
2026-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Non-linear generalized elasticity of icosahedral quasicrystals
准晶除了携带经典的声子位移场外，还携带一个相子位移场，这需要广义弹性理论。本文确定了二十面体准晶的三级应变不变量（包括相子应变）。它们与20个独立的三阶弹性常数有关。利用非线性弹性力学，可以通过声子应力得到具有二十面体不可约伽玛^[4]对称性的相子应变，而这在线性弹性力学中是不可能的。
2002-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Optimal data generation for machine learned interatomic potentials
机器学习原子间势（MLIP）通常用于原子模拟，但生成用于拟合这些模型的原子配置数据库是一个费力的过程，需要大量的计算和人力。提出了一种计算效率高的方法来生成数据库的原子配置，包含最佳信息的小位移制度的散装结晶物质的势能面。利用非对角超原胞（NDSC），从头算数据的自动生成过程。MLIP适合于Al，W，Mg和Si，非常接近地再现从头算声子和弹性性质。该协议可以很容易地适应其他材料，并可以插入到任何风味的MLIP生成的工作流程中。
2022-07-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Thermo-mechanical properties of nitrogenated holey graphene (C2N): A comparison of machine-learning-based and classical interatomic potentials
二维纳米材料的热性能和力学性能通常通过使用密度泛函理论（DFT）和经典分子动力学（MD）模拟计算力常数来研究。虽然DFT模拟提供了准确的估计，计算成本很高。另一方面，分子动力学模拟强烈依赖于原子间相互作用势的准确性。在这里，我们研究了氮化多孔石墨烯（C2 N）的热导率和弹性模量使用被动拟合的机器学习原子间势（MLIP），这取决于计算成本低廉的从头算分子动力学轨迹。采用基于MLIP的非平衡分子动力学模拟（NEMD）方法研究了C2 N的导热性能。在室温下，晶格热导率为85.5 W/m-K，有效声子平均自由程为37.16 nm，通过单轴拉伸模拟，C2 N的弹性模量、极限强度和断裂应变分别为390 GPa、42 GPa和0.29。结果表明，被动拟合MLIPs可以作为一个有效的原子间相互作用势，获得的热导率和弹性模量的C2 N利用经典的MD模拟。此外，采用MLIP模拟点缺陷的C2 N的可能性进行了研究。通过训练点缺陷结构的MLIP，研究了缺陷结构的力学性能。虽然使用MLIP比经典的原子间相互作用势更昂贵，但它可以有效地预测2D纳米结构的热和机械性能。
2021-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Lattice thermal conductivity and mechanical properties of the single-layer penta-NiN2 explored by a deep-learning interatomic potential
本研究构建深度学习原子间势，结合分子动力学模拟系统探究新型二维材料penta-NiN₂的热学与力学性能，分析多因素对其性能的影响，验证了深度学习势在该类材料研究中的有效性。
2024-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-singular dislocation continuum theories: Strain gradient elasticity versus Peierls-Nabarro model
研究了非奇异位错连续体理论。比较了Peierls-Nabarro位错和直位错在应变梯度弹性中的差别。对两种模型的非奇异位移场、非奇异应力、塑性变形和位错核形状进行了分析和比较。本研究的主要结论是，由于它们的特性，非奇异位移场，非奇异应力和位错核形状的螺和刃位错的应变梯度弹性框架中获得的比Peierls-Nabarro模型的相应领域更现实和物理。位错的应变梯度弹性是一种连续位错理论，它包括位错核内的弱非局域性，并预测位错核的大小和形状。应变梯度弹性位错模型中的位错核比Peierls-Nabarro模型中的位错核窄，且在二维上分布更均匀。分析表明，应变梯度弹性的非奇异位错场是模拟位错核结构的合适场。
2018-02-15 cond-mat.mtrl-sci
The Green tensor of Mindlin's anisotropic first strain gradient elasticity
导出了Mindlin各向异性第一应变梯度弹性力学的Green张量。格林张量适用于任意的各向异性材料，在三斜介质的一般情况下，最多有21个弹性常数和171个梯度弹性常数。与经典张量相反，格林张量在原点处是非奇异的，并且它在距离原点几个特征长度处收敛到经典张量。因此，Mindlin第一应变梯度弹性理论的格林张量可以看作是经典各向异性格林张量的物理正则化。各向同性的格林张量和其他特殊情况被恢复为一般各向异性结果的特殊情况。格林张量的数值实现和应用到开尔文问题的弹性常数确定从原子间的潜力。结果进行了比较，以相同的潜力进行分子静力学计算。
2019-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Hysteresis in a system driven by either generalized force or displacement variables
我们报告的实验，旨在比较滞后响应的Cu-Zn-Al单晶进行马氏体相变下的应变驱动和应力驱动的条件。应变驱动实验使用传统的拉伸机进行，而一个特殊的装置被设计来进行应力驱动实验。在滞后回线的显着差异被发现。应变驱动的曲线显示重入的行为（屈服点），这是没有观察到的应力驱动的情况下。应力驱动曲线中的耗散能大于应变驱动曲线中的耗散能。最近提出的模型的结果与实验定性一致。
2007-07-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Dislocations in the Field Theory of Elastoplasticity
利用弹塑性线性理论，给出了各向同性固体中螺位错和刃位错的解。计算了应力场、应变场、位移场、畸变场、位错密度和弯矩应力。应力场、应变场、位移场和畸变场均不存在经典弹性力学所预言的奇异性。利用所谓的应力函数法，我们找到了螺位错和刃位错的修正应力函数。
2003-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Variations of Interatomic Force Constants in the Topological Phonon Phase Transition of AlGaN
本研究通过VCA和SQS方法揭示AlGaN合金中Weyl声子相变及其非线性特征，发现应变和特定力常数分量主导相变，为氮化物拓扑声子研究提供微观机制。
2023-10-16 cond-mat.mtrl-sci
An asymptotic formula for displacement field in triangular lattice with vacancy
考虑了在体积应变作用下含有空位的三角形晶格。导出了位移场的简单渐近公式。该公式在所有格点处具有合理的精度。应变集中因子定义为空位附近键的最大变形与无穷远处键的变形之比。结果表明，渐近公式预测的应变集中系数与4%的精度。结果与连续弹性理论的预测进行了比较。计算了空位的有效直径。
2017-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Effect of different geometrically nonlinear strain measures on the static nonlinear response of isotropic and composite shells with constant curvature
超轻柔性壳和膜的结构分析可能需要采用复杂的非线性应变-位移关系。在某些情况下，这些可以近似和简化，例如，在中等大的位移和旋转的情况下，在其他一些情况下可能不是。在本文中，各种几何非线性应变近似，如冯卡门应变的有效性进行了研究，利用基于卡雷拉统一公式（CUF）的精化壳公式。此外，几何非线性方程被写在一个总的拉格朗日框架，并解决了一个适当的牛顿-拉夫森方法。测试用例包括研究壳体受到挤压载荷、弯曲和压缩的组合以及后屈曲（包括突跳问题）。它表明，当位移高于厚度的数量级时，如果施加压缩载荷，则应执行完整的几何非线性分析，以说明完整的Green-Lagrange应变。
2021-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Retrieval of the atomic displacements in the crystal from the coherent x-ray diffraction pattern
我们研究了通过应变晶体的相干X射线衍射图样重建的直接（实）空间图像的相位来恢复空间分辨的原子位移。我们证明，限制空间变化的第一和第二阶空间位移导数提高收敛的迭代相位恢复算法的位移重建到真正的解决方案。我们的方法是利用检索的位移在由二氧化硅填充的沟槽隔离的硅线的周期性阵列。
2014-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Bounds on the volume fraction of 2-phase, 2-dimensional elastic bodies and on (stress, strain) pairs in composites
边界上的体积分数在一个二维的身体包含两个弹性各向同性材料与已知的体积和剪切模量。这些边界使用关于平均应力和应变场、能量、应力的决定因素和位移梯度的决定因素的信息，这些信息可以从边界处的牵引力和位移的测量来确定。边界是尖锐的，如果在每个阶段的某些位移场分量是恒定的。我们得到的不等式也直接给出了两相、二维、周期或统计均匀复合材料中可能的（平均应力、平均应变）对的界
2011-08-29 cond-mat.mtrl-sci math.AP physics.class-ph
Classical and Machine Learning Interatomic Potentials for BCC Vanadium
针对BCC钒中DFT泛函导致C44错误而使现有机器学习势失效的问题，开发了经典半经验XMEAM-V与机器学习DP-HYB-V两种原子间势，其中XMEAM-V以DFT精度重现了力学热力学性质并展现反常滑移，为非磁性BCC过渡金属势函数开发提供了实用途径。
2022-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Interatomic potential development for topological insulator Bi1-xSbx and its dislocation by force-following active learning
本研究提出一种结合DFT与GAP框架的力追踪主动学习算法，迭代优化得到Bi₁₋ₓSbₓ位错的原子间势IP5，可准确复现位错弛豫路径并捕捉不同Sb浓度下的材料性质。
2025-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Stress, Strain, or Displacement? A Novel Machine Learning Based Framework to Predict Mixed Mode I/II Fracture Toughness
本文提出一种基于机器学习的框架，直接利用应力、应变或位移分布作为输入特征预测混合模式 I/II 断裂韧性和裂纹起裂角，验证表明基于应力的特征结合 Multilayer Perceptron 模型预测精度高，且无需后处理步骤。
2025-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Crack Growth Behavior in NiTi Shape Memory Alloys Under Mode-I Isothermal Loading: Effect of Stress State
采用有限元分析方法研究了镍钛记忆合金在Ⅰ型等温载荷作用下的断裂行为。在Abaqus有限元软件中对紧凑拉伸（CT）形状记忆合金试件进行了模拟，研究了平面应变和平面应力条件下位移边界条件下的裂纹扩展。SMA材料的本构关系的参数在有限元设置中实现的近等原子NiTi形状记忆合金进行的表征试验获得。虚拟裂纹闭合技术（VCCT）的实施，其中裂纹被假定为扩展时，在裂纹尖端的能量释放率变得等于实验获得的材料特定的临界值。分析了平面应变和平面应力情况下裂纹尖端的载荷-位移曲线和力学场。此外，相对于抗裂性R-曲线计算使用平面应变和平面应力条件下的荷载-位移响应的讨论。
2018-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Complex strengthening mechanisms in nanocrystalline Ni-Mo alloys revealed by a machine-learning interatomic potential
纳米晶金属的强度随着其晶粒尺寸的减小而显著增加，这种现象称为Hall-Petch关系。然而，当颗粒变得太小时，这种关系就破裂了。实验研究已经通过稳定晶界（GB）在一组Ni-Mo合金中规避了这个问题。在这里，使用基于机器学习的原子间势（ML-IAP）的原子模拟，我们证明了逆Hall-Petch关系可以正确地再现，这是由于在Ni-Mo多晶中晶粒变小时主导变形机制的变化。据发现，原子冯米塞斯应变可以显着降低通过溶质掺杂和/或退火的小晶粒尺寸的多晶体，导致多晶体的强度增加。另一方面，对于大晶粒尺寸的多晶体，退火由于GB区域中的大的原子运动而弱化材料。在很宽的晶粒尺寸范围内，溶质和退火效应的叠加使小晶粒的强度比大晶粒的强度提高得多，从而导致在极小晶粒尺寸下的连续强化。总的来说，这项研究不仅证明了ML-IAP的可靠性，而且还提供了纳米晶体中复杂强化机制的全面原子观，开辟了一条新的途径来定制其机械性能。
2023-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial two-dimensional membranes under intrinsic and extrinsic strains
本文结合连续介质力学与原子建模，研究Ir(111)/石墨烯和Au(111)/MoS$_2$在本征及外禀应变下的莫尔波长、波纹与晶格常数演化。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity induced by the absorption of water molecules on double helix SnIP
我们研究了由双螺旋结构SnIP和水分子组成的一维体系的铁电性。我们的从头计算揭示了两个因素，是至关重要的电极化。第一个是在SnIP的R2区域停留的极化水分子的取向。第二种是I原子的位移，它来源于与吸附的水分子的微妙相互作用。在这项研究中，提出了一个合理的情况下的偏振翻转。在该方案中，水分子在保持其电偶极子的大小和改变其方向的情况下卷起，同时I原子的位移也是反向的。通过施加应变可以实现高度可调谐的偏振，通过施加拉伸应变可以获得26.5%的偏振增强，而在4%的压缩应变下仅观察到4%的退化。最后，还发现直接带隙与应变相关。
2022-08-13 cond-mat.mtrl-sci
On the elastic moduli of two-dimensional assemblies of disks: relevance and modeling of fluctuations in particle displacements and rotations
我们通过计算机模拟确定了二维磁盘组件的弹性模量。盘通过弹性接触力相互作用，弹性接触力通过法向和切向刚度（两者均取恒定）对抗接触点处的相对位移。我们的模拟证实，均匀应变假设的结果在不准确的预测的弹性模量，因为大的波动，粒子的位移和旋转发生。我们用它们在接触点引起的相对位移来描述它们的贡献。我们表明，决定等效连续行为的波动取决于组装的平均几何形状。我们进一步分离中心位移和粒子旋转的贡献。波动导致系统的松弛，但是沿着切向方向的松弛通常完全是由于旋转。我们考虑两个理论公式预测的弹性模量，包括波动，即“对波动”和“粒子波动”的方法。它们都是基于一个小的子组件的平衡，这被认为是平均结构的代表。我们调查相应的预测的弹性模量在一个范围内的协调数和切向刚度和法向刚度之间的比率。我们发现一个显着的改进方面的均匀应变理论。此外，依赖于协调数和切向法向刚度的比值的波动定性捕获。
2007-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Finite temperature dielectric properties of KTaO$_3$ from first principles and machine learning: Phonon spectra, Barrett law, strain engineering and electrostriction
尽管在过去的十年中取得了重要的突破，但固体的温度相关性质的计算仍然是一项具有挑战性的任务，特别是在结构相变附近。我们表明，机器学习原子间势与量子自洽从头算晶格动力学的组合允许有效地计算量子顺电钙钛矿KTaO $_3$的介电性质的温度依赖性，精度超出了可以合理地实现使用普通密度泛函理论。我们首先遵循强烈的非谐软化的极性模式在这个初期的铁电材料，以及最终饱和的介电常数，由于温度和量子波动之间的相互作用所产生的发散。进一步，我们预测了在0 K和300 K下施加外延应变时量子顺电态的稳定范围。最后，我们计算了这种材料的电致伸缩张量的温度依赖性，并表明，巨电致伸缩在KTaO $_3$是预期在室温下的应变工程条件下。
2022-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Delusive chirality and periodic strain pattern in moiré systems
本研究揭示几何相位分析（GPA）用于含莫尔图案的扭转异质结构时，会产生虚假的手性位移与周期性应变场，且该虚假场随扭转角变化，提醒相关研究需谨慎解读GPA结果。
2023-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible plastic events during oscillatory deformation of amorphous solids
利用分子动力学模拟研究了振荡剪切应变对三维二元玻璃中单个粒子非仿射重排的影响。在远低于玻璃化转变的温度下，无定形材料由Kob-Andersen混合物表示。我们发现，在周期性的剪切变形的材料，一些粒子进行可逆的非仿射位移的振幅近似幂律分布。我们的模拟表明，粒子与非仿射位移的大幅度表现出集体行为，即，他们往往聚集成相对紧凑的集群，成为可比的屈服应变附近的系统大小。除了可逆位移外，还存在许多不可逆位移。随着应变幅的增加，在一个循环期间不可逆位移的概率增加，这导致材料的永久结构松弛。
2015-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Spatiotemporal analysis of nonaffine displacements in disordered solids sheared across the yielding point
利用分子动力学模拟研究了变形非晶态固体中非仿射位移的时间演化和空间相关性。三维模型玻璃是通过二元混合物，这是缓慢退火远低于玻璃化转变温度，然后在一个恒定的应变速率剪切表示。结果表明，随着应变的增加，具有大的非仿射位移的原子簇的典型尺寸增加，这些簇保持空间均匀分布，直到屈服点时，移动原子成为本地化的系统跨越剪切带内。此外，屈服过渡与非仿射位移的空间相关性的突然变化相关联，该变化从指数衰减到幂律衰减。我们还发现小原子对关联函数中的第一个峰的高度在屈服应变下表现出明显的增加。这些结果进行了讨论，在循环加载下的非晶材料的屈服转变。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Atomistic simulations of nanoindentation in single crystalline tungsten: The role of interatomic potentials
计算建模通常用于辅助先进材料的实验探索，以更好地理解力学测试过程中的基本塑性机制。在这项工作中，我们进行分子动力学（MD）模拟模拟实验室的球形纳米压痕晶体W矩阵不同的原子间的潜力：EAM，修改的EAM，和最近开发的机器学习基于制表高斯近似势（tabGAP）描述的W-W的相互作用。结果表明，载荷位移和应力-应变曲线之间的相似性，无论数值模型。然而，在弹性到塑性形变转变的早期阶段观察到的差异，显示出不同的机制，位错的形核和演化，这是由于伯格斯矢量大小的差异，堆垛层错和位错滑移能。此外，还考虑了大压头尺寸下的接触压力，对加载过程中的螺位错和刃位错进行了详细的分析。此外，我们还计算了在所有原子间相互作用势下这种位错的滑移势垒，结果表明，tabGAP模型的计算结果与密度泛函理论的计算结果相比是最精确的，并且与已有的实验数据定性一致
2022-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Fast and accurate machine-learned interatomic potentials for large-scale simulations of Cu, Al and Ni
本研究基于高斯近似势（GAP）方法开发了Cu、Al和Ni的低维表格版本（tabGAP）机器学习原子间势，计算效率提升两个数量级，可模拟数百万原子系统，并广泛验证了其在材料性质和压缩加载模拟中的表现。
2024-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Fine-Tuned Machine-Learned Interatomic Potentials for Structural and Vibrational Properties of Twisted 2D Materials
Université catholique de Louvain (UCLouvain)（天主教鲁汶大学）；WEL Research Institute（WEL研究所）
通过微调通用原子基础模型，开发了适用于扭曲二维材料（如双层石墨烯、h-BN和MoS2）的机器学习原子间势，准确模拟了原子重构和莫尔声子谱，与实验吻合。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatially correlated rotational dynamics reveals strain dependence in amorphous particle packings
无定形颗粒堆积中的微观结构动力学通常通过量化颗粒位移来探测。虽然当颗粒的位移受到阻碍时，颗粒填充中的刚性出现，但通常无序的位移度量如何与机械响应联系并不明显。相反，粒子旋转对限制效应的敏感性要小得多，但对堆积的力学仍然敏感。到目前为止，很少有人注意将微观旋转运动与非晶填料的力学联系起来。我们证明，通过实验测量，颗粒包装力学可以直接链接到旋转运动的剪切包装，即使是圆形颗粒。我们的结果表明，旋转动力学的扩散性质是高度应变敏感的。此外，在旋转动力学中存在大量的空间相关性，其是颗粒摩擦和堆积密度的函数。我们的测量分析表明，粒子旋转动力学在非晶材料力学中起着至关重要的作用。
2020-12-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modeling and Thermal Metrology of Thermally Isolated MEMS Electrothermal Actuators for Strain Engineering of 2D Materials
我们提出了一个实用的平台，应变二维材料的MEMS微机电（MEMS）致动器。双稳态致动器的优点是对于低输入电压其高输出力和位移，但其缺点是其通过产生大量的热来致动。为了实现可靠的2D材料应变器件，缓解致动期间产生的高温至关重要。在这里，我们实现了一个人字形致动器的设计，采用了热隔离阶段，以避免加热的2D材料从致动过程中产生的高温。通过比较实验和仿真，我们确保我们的设计不损害输出位移，同时保持二维材料应变器件载物台冷却。我们还提供了一个简单的分析模型，用于快速评估不同的热隔离级设计。
2018-11-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Collective nonaffine displacements in amorphous materials during large-amplitude oscillatory shear
利用分子动力学模拟研究了二元Lennard-Jones玻璃在周期剪切变形下的瞬态响应。将非晶态固体模拟为低温下的三维Kob-Andersen二元混合物。循环加载施加到缓慢退火，静止的样品，诱导不可逆的颗粒重排在大的应变振幅，导致应力-应变滞后和漂移的势能向更高的值。我们发现，在临界应变振幅附近的循环剪切的初始响应涉及大的非仿射位移的原子不连续的集群。相反，剪切应力振荡的幅度在一定数量的循环后减小，这伴随着剪切带的开始和随后的生长。
2016-12-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deep-learning interatomic potential for irradiation damage simulations in MoS2 with ab initial accuracy
为了研究各种新材料在辐照环境下的原子级响应，迫切需要能准确描述辐照损伤过程的势函数。在这项工作中，我们通过结合全电子计算，主动学习采样方法和混合深度学习模型，引入了单层MoS2的深度学习原子间势。该势不仅能较好地预测材料的晶格常数、弹性系数、能量应力曲线、声子谱、缺陷形成能和位移阈值等近平衡性质，而且能高质量地再现ab初始辐照损伤过程。进一步的辐照模拟表明，一个单一的高能离子可以产生一个大的纳米孔，直径超过2 nm，或一系列的多个纳米孔，这是定性验证了随后的500 keV金+离子辐照实验。这项工作提供了一个有前途的和可行的方法来模拟在巨大的新发现的材料的辐照效应与前所未有的精度。
2020-10-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The central role of thermal collective strain in the relaxation of structure in a supercooled liquid
采用分子动力学模拟研究了二维二元混合物在过冷液体中结构弛豫的空间分布。它示出的空间异质性的松弛的时间尺度的松弛，而不是由粒子移动的距离π/2kBragg的频率，但由粒子可以实现持久的位移的频率。我们表明，这些持续的位移是通过局部重组和不可恢复的热应变的耦合作用。
2009-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
PFT: Phonon Fine-tuning for Machine Learned Interatomic Potentials
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
提出声子微调（PFT）方法，通过监督二阶力常数来优化机器学习原子间势（MLIP）的曲率，显著提升声子热力学性质预测精度。
2026-05-30 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
