انتشار موج شوك در جامد آرگون به روش شبيه سازي ديناميك مولكولي: بررسي تاثير كرنش اوليه

Shock wave propagation in the solid argon by molecular dynamics simulation: Effect of initial strain

در اين مطالعه روش شبيه سازي ديناميك مولكولي براي بررسي انتشار موج شوك در يك جامد مورد استفاده قرار مي گيرد. جعبه شبيه سازي شامل51840 اتم در دماي5 كلوين است كه اتم ها با پتانسيل دوجسمي با يكديگر برهمكنش مي كنند. موج شوك توسط حركت يك پيستون با سرعت هاي متفاوت در جامد ايجاد مي شود كه سرعت موج شوك ايجاد شده در تطابق خوبي با نتايج تجربي و منحني هوگونيت مي باشد. پيستون از يك طرف جعبه شبيه سازي با سرعت هاي از 1.2 تا 1.3 برابر سرعت صوت در جامد آرگون در يك چگالي مشخص به نمونه برخورد مي كند. برخي خواص ترموديناميك نظير چگالي، دما و فشار در طول انتشار موج شوك اندازه گيري مي شوند. نشان داده مي شود كه اين كميت‌هاي ترموديناميكي (چگالي، دما و فشار) به صورت قابل ملاحظه اي هنگاميكه موج شوك از جامد عبور مي كند افزايش مي-يابند. همچنين نشان داده مي شود كه ايجاد كرنش اوليه در جامد به اندازه 6.5% باعث بهبود افزايش فشار ايجاد شده در جسم به اندازه 9% مي گردد. نتايج بدست آمده مي توانند در بهبود قدرت موج شوك با ارايه توصيفي ميكروسكوپي از فرآيند كاربرد داشته باشند.

In this study, the method of molecular dynamics simulation is performed to investigate the shockwave propagation in a solid. The simulation cell contains 51840 atoms at 5 K interacting by means of a pairwise potential. The shockwave is generated using the motion of a piston with different velocities in the solid and the resulted shockwave velocity is in good agreement with the experimental data and the Hugoniot curve. The piston hit the sample from one side of the simulation box, at speeds ranging from 1.2 to 1.3 times the speed of sound in solid argon at the chosen density. Some thermodynamics properties such as density, temperature and pressure are measured during propagation of shockwave. It is found that those thermodynamics properties (density, temperature and pressure) remarkably and significantly increase when the shockwave passed through the solid. We also show that creating initial strain in the solid up to 6.5% can enhance the pressure increment in the solid up to 9%. The results can be useful in enhancing the shockwave power by giving a detailed microscopic description of the process.