Enhancing efficiency and scope of first-principles quasiharmonic approximation methods through the calculation of third-order elastic constants
Enhancing efficiency and scope of first-principles quasiharmonic approximation methods through the calculation of third-order elastic constants
复制标题
通过计算三阶弹性常数提高第一原理准调和近似方法的效率和范围
DOI：
10.1103/physrevmaterials.6.043803
复制
发表时间：
2022
影响因子：
3.4
通讯作者：
Bongiorno, Angelo
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bakare, Adewumi;Bongiorno, Angelo
提出了一种新颖的计算策略，用于根据第一原理计算材料在有意义的温度和压力区间内的热膨胀系数和弹性常数。该策略结合了准调和近似的新颖实现，以计算材料的等温等容线性和非线性弹性常数，以及非线性连续介质力学的基本方程。我们对准调和近似的实现依赖于有限变形、使用非原始超晶胞来描述材料、最近提出的计算广义模式 Grüneisen 参数的技术，以及计算二阶和三阶弹性常数的应力张量的数值微分。该方法与非线性连续介质力学的结合被证明可以在有限的温度和压力区间内准确预测材料的晶格参数和线性弹性常数，但代价是计算单个参考状态的等温二阶和三阶弹性常数。在这里，我们通过基于经典原子间势的 MgO 计算来评估我们新方法的有效性和局限性。为了证明潜力，我们的方法随后与密度泛函理论方法结合使用来计算硅、水合锂和石墨的热膨胀和弹性特性。
A novel computational strategy is presented to calculate fromfirst principlesthe coefficient of thermal expansion and the elastic constants of a material over meaningful intervals of temperature and pressure. This strategy combines a novel implementation of the quasiharmonic approximation to calculate the isothermal-isochoric linear and nonlinear elastic constants of a material, with elementary equations of nonlinear continuum mechanics. Our implementation of the quasiharmonic approximation relies on finite deformations, the use of nonprimitive supercells to describe a material, a recently proposed technique to calculate generalized mode Grüneisen parameters, and the numerical differentiation of the stress tensor to calculate both second- and third-order elastic constants. The combination of this method with nonlinear continuum mechanics is shown to yield accurate predictions of lattice parameters and linear elastic constants of a material over finite intervals of temperature and pressure, at the cost of calculating isothermal second- and third-order elastic constants for a single reference state. Here, the validity and limits of our novel methods are assessed by carrying out calculations of MgO based on classical interatomic potentials. To demonstrate potential, our methods are then used in conjunction with a density functional theory approach to calculate thermal expansion and elastic properties of silicon, lithium hydrate, and graphite.
登录
查看更多内容
等静压石墨和MPG-7牌号石墨的线性和非线性弹性性能
DOI：
10.1016/j.matpr.2018.08.013
发表时间：
2018
期刊：
Materials Today: Proceedings
影响因子：
--
作者：
A. Korobov;V. M. Prokhorov;Alexey I. Kokshaiskiy;N. Shirgina
通讯作者：
N. Shirgina
影响因子：
64.8
作者：
Kurnosov, A.;Marquardt, H.;Ziberna, L.
通讯作者：
Ziberna, L.
从第一原理了解绝缘固体的热膨胀
影响因子：
3.2
作者：
E. Ritz;Sabrina J. Li;N. Benedek
通讯作者：
N. Benedek
氢化锂和氘化锂弹性常数的低温变化
DOI：
10.1088/0022-3719/15/31/009
发表时间：
1982
期刊：
Journal of Physics C: Solid State Physics
影响因子：
--
作者：
B. W. James;H. Kheyrandish
通讯作者：
H. Kheyrandish
影响因子：
4.4
作者：
Erba, A.;Shahrokhi, M.;Dovesi, R.
通讯作者：
Dovesi, R.