Título

Avaliação de diferentes potenciais utilizados em simulação de dinâmica molecular para o ferro (CCC)

Evaluation of different potentials used in molecular dynamics simulations for BCC iron

Autoria

SANTOS, ISABELLA MEIRELES DOS; COSTA, VERENICE ANDRADE; FIGUEIREDO, ROBERTO

SANTOS, ISABELLA MEIRELES DOS

Eu sou esse autor

COSTA, VERENICE ANDRADE

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FIGUEIREDO, ROBERTO

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DOI

10.5151/2594-5327-43261

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Resumo

Este trabalho avalia diferentes potenciais interatômicos aplicados em simulações de dinâmica molecular de ferro cúbico de corpo centrado (CCC) submetido à compressão uniaxial. Foram analisados três sistemas: um monocristal perfeito, um monocristal contendo uma deslocação inserida e um policristal com três grãos. As simulações foram realizadas utilizando o software LAMMPS com os potenciais Fe_MeyerEntel.eam, Fe_Fe.CS3_33.alloy, Fe_Mishin2006.eam.alloy, Fe_Olsson_CMS2009.eam.alloy e Fe_2.eam.fs. Foram obtidas curvas tensão–deformação e valores de módulo de elasticidade. Além disso, mudanças microestruturais ocorridas durante a deformação foram analisadas. Os resultados mostraram que os monocristais perfeitos atingiram tensões muito elevadas antes da nucleação de defeitos, enquanto os sistemas contendo deslocações pré-existentes ou contornos de grão favoreceram a emissão de defeitos em tensões mais baixas. De modo geral, os monocristais contendo defeitos apresentaram valores mais elevados de módulo de elasticidade em comparação aos monocristais perfeitos, enquanto os policristais apresentaram respostas elásticas mais homogêneas. As diferenças no comportamento mecânico dependeram da parametrização de cada potencial, sendo que alguns descreveram transformações de fase ou amorfização, enquanto outros reproduziram de maneira mais realista a nucleação de deslocações.

This work evaluates different interatomic potentials applied in molecular dynamics simulations of body-centered cubic (BCC) iron under uniaxial compression. Three systems were analyzed: a perfect monocrystal, a monocrystal with an inserted dislocation, and a polycrystal with three grains. Simulations were performed using LAMMPS with potentials Fe_MeyerEntel.eam, Fe_Fe.CS3_33.alloy, Fe_Mishin2006.eam.alloy, Fe_Olsson_CMS2009.eam.alloy and Fe_2.eam.fs. Stress–strain curves and elastic modulus values were obtained, and microstructural changes were examined. Results showed that perfect monocrystals reached very high stress before defect nucleation, while systems with pre-existing dislocations or grain boundaries facilitated defect emission at lower stresses. In general, monocrystals with defects exhibited higher elastic modulus values compared to perfect crystals, whereas polycrystals presented more homogeneous elastic responses. Differences in mechanical behavior were dependent on the parametrization of each potential, with some describing phase transformations or amorphization, and others reproducing more realistic dislocation nucleation.

Palavras-chave

Propriedades Mecânicas, Simulação de Dinâmica Molecular, LAMMPS, Potenciais Interatômicos

Mechanical properties, Molecular Dynamics Simulation, LAMMPS, Interatomic Potentials