A parallel algorithm for the concurrent atomistic-continuum methodology
A parallel algorithm for the concurrent atomistic-continuum methodology
复制标题
并发原子连续体方法的并行算法
DOI：
10.1016/j.jcp.2022.111140
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发表时间：
2022
影响因子：
4.1
通讯作者：
Chen, Youping
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Diaz, Adrian;Gu, Boyang;Li, Yang;Plimpton, Steven J.;McDowell, David L.;Chen, Youping
在这项工作中，我们提出了一个并行算法的并发原子连续体（CAC）制定，可以集成到现有的分子动力学代码。CAC的方法进行了简要介绍，并在LAMMPS的并行实施进行了详细说明，然后通过比较CAC模拟结果与相应的全MD（分子动力学）结果的基准证明。该算法的并行效率表现在模拟原子和有限元所代表的系统。验证基准包括在Si单晶中的动态裂纹扩展和分支，在Si声子晶体中的波传播和散射，以及在PbTe/PbSe异质外延系统中通过相界面的声子输运。在这些基准测试的CAC算法被证明是在良好的协议与MD只模型。因此，这种并行CAC算法提供了第一个可扩展的多尺度材料模拟方法，仅依赖于原子相互作用模型。
In this work we present a parallel algorithm for the Concurrent Atomistic Continuum (CAC) formulation that can be integrated into existing molecular dynamics codes. The CAC methodology is briefly introduced and its parallel implementation in LAMMPS is detailed and then demonstrated through benchmarks that compare CAC simulation results with corresponding all-MD (molecular dynamics) results. The parallel efficiency of the algorithm is demonstrated when simulating systems represented by both atoms and finite elements. The verification benchmarks include dynamic crack propagation and branching in a Si single crystal, wave propagation and scattering in a Si phononic crystal, and phonon transport through the phase interface in a PbTe/PbSe heteroepitaxial system. In each of these benchmarks the CAC algorithm is shown to be in good agreement with MD-only models. This parallel CAC algorithm thus offers one of the first scalable multiscale material simulation methodologies that relies solely on atomic-interaction models.
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