基于原子尺度信息的连续建模和等几何分析：孔洞衬底上的二维材料
摘要：离散化和验证了一种钨酸钼单层板与周期孔穿氮化硅基底之间通过范德华力相互作用的连续模型。MoS2层被建模为几何非线性Kirchhoff-Love壳，并且范德华力通过Lennard-Jones势能模型化，使用平滑基底地形的近似方法简化。通过比较小应变张力和弯曲试验与原子模拟，校准了壳模型的材料参数。该模型使用等几何分析（IGA）快速离散化壳结构，并使用伪时间延续法进行能量最小化。IGA壳模型与具有不同基底几何形状的几个基准问题的完全原子计算进行了验证。连续模拟重现了由原子模拟预测的偏转、应变和曲率，这些预测已知会强烈影响MoS2的电子性质，偏差远远低于由广泛使用的反应性经验键阶和Stillinger-Weber原子间势的建模误差所建议的。与原子结果的一致性在某些情况下依赖于几何非线性，但是简单的各向同性St. Venant-Kirchhoff模型被发现足以表示材料行为。我们发现，与原子模拟相比，连续模型的IGA离散化具有更低的计算成本，并且预计它将能够在应变工程应用中实现高效的设计空间探索。通过研究MoS2在无法由原子计算得出的尺度上的孔状基底上的应变和曲率依赖性，证明了这一点。结果显示，在临界孔隙分离下方，变形模式发生了意想不到的定性变化。
作者：Moon-ki Choi, Marco Pasetto, Zhaoxiang Shen, Ellad B. Tadmor, David Kamensky
论文ID：2203.16695
分类：Computational Physics
分类简称：physics.comp-ph
提交时间：2022-11-23