Моделирование разрыва атомных связей в линейной моноатомной углеродной цепочке в широком интервале температур

Abstract

На основе результатов молекулярно-динамического моделирования растяжения линейных углеродных цепочек (ЛУЦ) установлена особенность разрушения этих объектов, которая заключается в необходимости реализации коррелированных флуктуаций смещений критической величины соседних атомов. Предложена статистическая модель разрушения цепочек, которая, в отличие от общепринятых моделей, учитывает эту особенность и позволяет прогнозировать температурную зависимость прочности с наперёд заданной вероятностью разрушения. Установлен вид температурной зависимости прочности ЛУЦ, особенность которого проявляется в наличии трёх характерных областей: линейной в координатах «прочность—температура¹/²» и двух нелинейных (низкотемпературной и высокотемпературной). Показано, что такие особенности влияния температуры на прочность ЛУЦ обусловлены характером температурной зависимости дисперсии атомных смещений.

За результатами молекулярно-динамічного моделювання розтягу лінійних вуглецевих ланцюжків (ЛВЛ) встановлено особливість руйнування цих об’єктів, яка полягає в необхідності реалізації корельованих флуктуацій зміщень критичної величини сусідніх атомів. Запропоновано статистичну модель руйнування ланцюжків, яка, на відміну від загальноприйнятих моделей, враховує цю особливість і уможливлює прогнозування температурної залежності міцності із заздалегідь заданою ймовірністю руйнування. Встановлено вид температурної залежності міцності ЛВЛ, особливість якого виявляється в наявності трьох характерних областей: лінійної в координатах «міцність—температура¹/²» і двох нелінійних (низькотемпературної та високотемпературної). У межах запропонованої моделі показано, що такі особливості впливу температури на міцність ЛВЛ обумовлені характером температурної залежності дисперсії атомних зміщень.

Based on the results of molecular-dynamics simulation of tension of linear carbon atomic chains (CACs), the feature of failure of these objects, which consists in the necessity to realize correlated fluctuations of critical displacements of the neighbouring atoms, is established. A statistical criterion of fracture of the 1D chains is proposed, which, unlike conventional criteria, accounts for this feature. Presence of three different regions (in ‘strength— temperature¹/²’ coordinates), namely, linear and two non-linear (low- and high-temperature) ones, is established. As shown, such features of the temperature influence on CACs strength are caused by the behaviour of a temperature dependence of the atomic-displacements’ variance.