计算材料学 期末复习 - CMS

计算材料学2013期末复习

分子动力学方法

0、材料多尺度特征、材料模拟计算方法的种类及特点

1、什么是分子动力学？

2、分子动力学方法包含的要素

3、体系动能、内能、温度的定义

4、原子间相互作用势：LJ双体势的数学形式、物理意义、特点（长程、势能截断、势能截断方案的必要性及准则）

5、原子间相互作用势：EAM多体作用势数学形式、物理意义、特点

7、原子间相互作用势：SW多体作用势数学形式、物理意义、特点

8、合金体系的原子间相互作用势

9、如何由原子间相互作用势求得原子间力？原子间相互作用势（如LJ）二阶导数的物理意义

10、典型晶体结构（fcc、bcc、hcp、sc、dc）的特点（最近邻、次近邻、第三近邻距离及原子配位数）

11、非晶态体系结构的特点（液体、金属玻璃）

12、举例说明MD模拟标定初始条件（粒子位置、速度、温度、体积、压力。。。）的重要性

13、势能截断距离（rc）与近邻原子；寻找每个粒子的近邻原子数，建立近邻表，如何提升计算效率？（t～N2 or t～N）

14、周期性边界条件的目的，周期性边界条件与模型体系的分类，何谓“supercell”？

15、代表“理想无限晶体”（fcc Ar，L-J相互作用势）的最小盒子尺寸

16、给定势函数，势能截断距离（第二近邻，第三近邻），估算ei和晶格常数a的关系。估算平衡晶格常数a0，验证此时原子受力是否为零，计算晶体的弹性模量。

17、通过判断粒子受力（fi）和速度（vi）状态，如何简单实现体系的能量最小化？

18、能量最小化方法的用途体现在哪些方面?

19、选取MD积分时间步长的物理准则

20、Verlet积分算法的特点，用其预测粒子位置、速度的精度如何？

20、在NVT系综、NPT系综中，体系处于平衡温度时粒子速率分布的特点

21、简述分子动力学模拟中，采用经验或半经验原子间相互作用势的理由。（半经验的原子间相互作用势的合理性体现在哪些方面？）

22、MD中体系静态结构的表征

23、动态结构：扩散系数、速度自相关函数

实验1：晶格常数和体模量

1、用MD方法计算晶格常数的基本原理

2、平衡晶格常数与分子动力学5要素中最相关的一个要素是_____？

3、由本次实验得出Si原子最可能以_____晶体结构排列？

3、计算体弹模量的公式。

实验2：点缺陷

1、空位形成能，间隙原子形成能，空位迁移能

2、点缺陷（空位，间隙原子）局部区域的原子能量及结构发布特征

3、实验中可能观察到不止一种间隙原子构型，为什么？

实验3：位错

1、刃型位错与螺型位错应力场的分布特点

2、列举基于各向同性弹性假设的位错应变能理论计算公式，与实际观测相比，理论可能有哪些不足？

3、简述刃型位错与螺型位错的异同

实验4：表面与界面

1、表面能的计算原理（为什么公式中是两倍的面积（2A）?）

2、晶界能的计算公式，并解释各项的含义

实验5：层错

1、层错能定义，如何计算

2、isf、esf、twin的结构区别、能量差别

3、面心立方金属Al和Cu的层错在结构和能量上是否有差别？

实验6：熔化

1、低温晶体，高温晶体，液体

2、分子动力学模拟得到的熔点是平衡熔点吗？模拟中所看到的熔点的物理含义是什么？

3、通过计算径向分布函数，均方根位移，揭示原子体系的结构、热振动、以及扩散