Article de référence | Réf : NM6050 v1

Modélisation en dynamique moléculaire
Simulation mécanique à micro-nanoéchelles

Auteur(s) : Zhi-Qiang FENG, Maria ZEI, Pierre JOLI

Date de publication : 10 avr. 2006

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Version en anglais English

RÉSUMÉ

L’outil de simulation mécanique est une aide appréciable pour les chercheurs qui tentent de définir les phénomènes physiques des nanomatériaux. L’approche continue par la méthode des éléments finis peut donner d’excellents résultats à condition de prendre certaines précautions. L’étude de la modélisation en élastoplasticité, de la modélisation du contact avec frottement ou encore des applications numériques permettent de mieux saisir cette méthode. De même la modélisation en dynamique moléculaire et ses applications présentent un intérêt.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

INTRODUCTION

Le développement des nanomatériaux utilisés en nanotechnologie comme l'élaboration de matériaux de revêtement en structures multicouches, de nanotubes de carbone, de matériaux hétérogènes, nécessite la connaissance de propriétés mécaniques définies à l'échelle nanométrique. Il convient alors de s'interroger sur les possibilités et les limites d'une simulation basée sur une description discrète ou continue de la matière...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-nm6050


Cet article fait partie de l’offre

Nanosciences et nanotechnologies

(150 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation
Version en anglais English

3. Modélisation en dynamique moléculaire

3.1 Principe

Le principe de la dynamique moléculaire, particulièrement simple, consiste à générer les trajectoires d'un ensemble fini de particules en intégrant de façon numérique les équations du mouvement. Cette approche, a priori discutable, est justifiée par l'approximation de Born-Oppenheimer montrant qu'il est possible de dissocier le mouvement des électrons de celui des atomes. Les effets quantiques sont également négligeables car la longueur d'onde de de Broglie associée à une particule est dans la majorité des cas inférieure à la distance interatomique. Ce type de modélisation est souvent utilisé en chimie où les trajectoires ainsi déterminées permettent d'évaluer des propriétés statique et dynamique par des moyennes temporelles.

Un nouveau domaine d'application de ce type de modélisation est l'étude de la propagation des fissures dans des matériaux hétérogènes, phénomènes que l'on rencontre dans de nombreux procédés de fabrication. La compréhension de ces mécanismes de rupture au niveau nanométrique sur des matériaux existants est fondamental pour l'optimisation et la conception de matériaux nouveaux. Cela permet également d'anticiper les risques de rupture des matériaux soumis à un certain chargement, citons par exemple, le stockage de matériaux comme le verre pour lequel le processus de fracture est assez complexe.

HAUT DE PAGE

3.2 Présentation du modèle

Nous présentons ici, à travers une exemple bidimensionnel, le principe de la modélisation en dynamique moléculaire. Le modèle que nous présentons permet de simuler un matériau hétérogène « désordonné ». Pour cela, on considère un réseau triangulaire dont les sites sont reliés par des forces de liaisons dérivant d'un potentiel (harmonique ou Lennard-Jones). Le désordre est introduit initialement dans le réseau en imposant un certain pourcentage de liaisons coupés, pour cela on utilise un générateur de nombres aléatoires pour désigner ces liaisons.

Le scénario de simulation consiste à imposer sur les côtés latéraux du réseau une condition de chargement constant en effort σ ou en vitesse v (figure 7)....

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Nanosciences et nanotechnologies

(150 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Modélisation en dynamique moléculaire
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - VERLET (L.) -   Computer « experiments » on classical fluids. I. Thermodynamical properties of Lennard-Jones molecules.  -  Phys. Rev. 159, 98-103 (1967).

  • (2) - VASHISHTA (P.), KALIA (R.K.), NAKANO (A.) -   Multimillion atom molecular dynamics simulations of nanoparticles on parallel computers.  -  Journal of Nanoparticle Research 5, 119-135 (2003).

  • (3) - BUEHLER (M.J.), HARTMAIER (A.), GAO (H.), DUCHAINEAU (M.), ABRAHAM (F.F.) -   Atomic plasticity : description and analysis of a one-billion atom simulation of ductile materials failure.  -  Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 193, 5257-5282 (2004).

  • (4) - AURADOU (H.), ZEI (M.), BOUCHAUD (E.) -   Numerical study of the temperature and porosity effects on the fracture propagation in a 2D network of elastic bonds.  -  Journal of Physics B (2005).

  • (5) - LI (C.), CHOU (T.W.) -   A structural mechanics approach for the analysis of carbon nanotubes.  -  Int. J. Solids Struc., 40, 2487-2499 (2003).

  • ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Nanosciences et nanotechnologies

(150 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS