کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7178668 1467445 2016 7 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Thermo-coupled Surface Cauchy-Born theory: An engineering finite element approach to modeling of nanowire thermomechanical response
ترجمه فارسی عنوان
نظریه کوشی-متولد شده سطح ترموکوپل: یک روش عنصر محدود مهندسی برای مدل سازی پاسخ گرمادهایی مکانیکی نانوسیم
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
مطالعات قابل توجهی در جهت توسعه تحلیل های حرارتی مکانیکی از نانوسیم های مبتنی بر شبیه سازی های شبه هارمونیک و دینامیک مولکولی وجود دارد. این روش ها به دلیل هزینه های محاسباتی مرتبط نمایش داده شده اند. در این تحقیق، یک مدل مهندسی پایه مهندسی مبتنی بر نظریه کوارته بختیاری طراحی شده است، که در آن انرژی پیش بینی شده در پیش بینی پاسخ گرمادهایی مطرح شده است. این امر با استفاده از پتانسیل بین محدوده وابسته به دما در نظر سنجی کوشی بونن استاندارد با سهم انرژی انرژی به دست می آید. محاسبه همزمان تنش های حرارتی و مکانیکی با حذف ماتریس افقی آنتروپی در سیستم شبه هارمونیک به دست می آید. این در مقایسه با مدل های معادل مولکولی دینامیک منجر به کاهش میزان آزادی بیش از 99 درصد می شود. به منظور اعتبارسنجی، نتایج حاصل از نانوسیمهای مس و نیکل از طریق روش پیشنهادی با مقادیر بیشتر شبیه سازی های دینامیک مولکولی مقایسه می شود. این مقایسه، کاهش قابل توجهی در فرآیند محاسبات با دقت قابل قبول را تایید می کند. از این رو، روش پیشنهادی یک ابزار مهندسی امیدوار کننده را بدون آسیب رساندن به فیزیک پایه مشکل ارائه می دهد و دارای پیامدهای بالقوه ای در مدل سازی موثر رفتار ترمومکانیکی نانو است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی مکانیک
پیش نمایش مقاله
نظریه کوشی-متولد شده سطح ترموکوپل: یک روش عنصر محدود مهندسی برای مدل سازی پاسخ گرمادهایی مکانیکی نانوسیم
چکیده انگلیسی
There are remarkable studies geared towards developing thermomechanical analyses of nanowires based on quasiharmonic and Molecular Dynamics simulations. These methods exhibit limited applicability due to the associated computational cost. In this study an engineering finite-temperature model based on Surface Cauchy-Born theory is developed, where surface energy is accounted for in the prediction of the thermomechanical response. This is achieved by using a temperature-dependent interatomic potential in the standard Cauchy-Born theory with a surface energy contribution. Simultaneous calculation of thermal and mechanical stresses is achieved by eliminating the diagonalization matrix of entropy in the quasiharmonic system. This leads to a reduction in the degrees of freedom by more than 99% in comparison with equivalent Molecular Dynamics models. For the purpose of validation, results obtained on copper and nickel nanowires through the proposed method are compared with those of the more involved Molecular Dynamics simulations. This comparison verifies the significant reduction in the computational process with an acceptable accuracy. Hence, the proposed method provides a promising engineering tool without compromising the underlying physics of the problem and has potential implications in the effective modeling of the nanoscale thermomechanical behavior.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Mechanics of Materials - Volume 94, March 2016, Pages 46-52
نویسندگان
, , , ,