Transmitting multiple high-frequency phonons across length scales using the concurrent atomistic–continuum method
Transmitting multiple high-frequency phonons across length scales using the concurrent atomistic–continuum method
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使用并发原子连续谱方法跨长度尺度传输多个高频声子
DOI：
10.1016/j.commatsci.2022.111702
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发表时间：
2022
影响因子：
3.3
通讯作者：
Agrawal, Vinamra
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Davis, Alexander S.;Agrawal, Vinamra
耦合原子-连续介质方法可以描述大的区域和模型的动态材料行为的一个更低的计算成本比传统的原子技术。然而，这些多尺度框架遭受波反射在原子连续界面由于精细尺度和粗尺度模型之间的数值差异。这种反射是非物理的，并且可能导致不利的结果，例如在原子区域中的人工加热。在这项工作中，我们开发了一种技术，允许声子的全谱被纳入到一个周期性的并发原子连续（CAC）框架的粗尺度区域。该方案跟踪在不同的时间步长产生的声子，从而允许多个高频波包之间的原子和连续区域旅行。用这种方法进行的模拟表明，该技术的能力，以保持波的相干性与波矢量的范围，因为它们通过域传播。这项工作具有定义的边界条件的系统的应用程序，并可能被扩展到更复杂的问题，涉及波随机核内的多尺度框架的影响。
Coupled atomistic–continuum methods can describe large domains and model dynamic material behavior for a much lower computational cost than traditional atomistic techniques. However, these multiscale frameworks suffer from wave reflections at the atomistic–continuum interfaces due to the numerical discrepancy between the fine-scaled and coarse-scaled models. Such reflections are non-physical and may lead to unfavorable outcomes such as artificial heating in the atomistic region. In this work, we develop a technique to allow the full spectrum of phonons to be incorporated into the coarse-scaled regions of a periodic concurrent atomistic–continuum (CAC) framework. This scheme tracks phonons generated at various time steps and thus allows multiple high-frequency wave packets to travel between the atomistic and continuum regions. Simulations performed with this method demonstrate the ability of the technique to preserve the coherency of waves with a range of wavevectors as they propagate through the domain. This work has applications for systems with defined boundary conditions and may be extended to more complex problems involving waves randomly nucleated from an impact within a multiscale framework.
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DOI：
10.1016/j.cma.2021.114360
发表时间：
2021-08
影响因子：
7.2
作者：
Alexander S. Davis;J. Lloyd;V. Agrawal
通讯作者：
Alexander S. Davis;J. Lloyd;V. Agrawal
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影响因子：
4.4
作者：
Youping Chen
通讯作者：
Youping Chen
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DOI：
--
发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
--
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Youping Chen
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作者：
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通讯作者：
Youping Chen
DOI：
10.1051/jp4:2005125116
发表时间：
2005
期刊：
Journal De Physique Iv
影响因子：
--
作者：
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通讯作者：
Xiaoyuan Chen