Нарушение эквипартиции кинетической энергии при нелинейной супратрансмиссии в интерметаллиде Pt3Al
УДК 539.21
Аннотация
Методом молекулярной динамики исследовано распределение кинетической энергии между подрешетками платины и алюминия в интерметаллиде Pt3Al при реализации нелинейной супратрансмиссии. Моделирование выполнено с использованием потенциала вложенного атома для кристалла из 288 000 атомов. Внешнее гармоническое воздействие задавалось в диапазоне частот запрещенной зоны фононного спектра при варьировании амплитуды смещения. Показано, что при превышении порога супратрансмиссии формируется устойчивый режим переноса энергии, сопровождающийся нарушением принципа эквипартиции.
Установлено, что в большинстве режимов кинетическая энергия на атом платины превышает аналогичную величину для алюминия в 1,1-3,1 раза, что указывает на квазистационарное неравновесное состояние. Обнаружено узкое параметрическое окно, где наблюдается инверсия распределения энергии с доминированием алюминиевой подрешетки. Предложено объяснение эффекта, основанное на конкуренции массового контраста и нелинейной динамики колебаний. Показано, что вклад массы определяет энергетический баланс, несмотря на более высокую подвижность легких атомов. Полученные результаты важны для уточнения моделей теплопереноса в условиях неравновесного возбуждения.
Скачивания
Литература
Захаров П.В. Эффект нелинейной супратрансмиссии в дискретных структурах: обзор // Компьютерные исследования и моделирование. 2023. Т. 15. № 3. С. 599–617. https://doi.org/10.20537/2076-7633-2023-15-3-599-617
Geniet F., Leon J. Energy Transmission in the Forbidden Band Gap of a Nonlinear Chain // Physical Review Letters. 2002. Vol. 89. P. 134102. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.89.134102
Caputo J.-G., Leon J. Nonlinear Energy Transmission in the Gap // Physics Letters A. 2001. Vol. 283. P 129-135. https://doi.org/10.1016/S0375-9601(01)00192-X
Захаров П.В., Дмитриев С.В., Корзникова Е.А. Molecular Dynamic Analysis of Energy Transport in a Pt3Al Crystal under the Impact in the Spectrum Gap Frequency // Письма о материалах. 2021. Т. 11. № 3. С. 338-344. https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-3-338-344
Flach S., Gorbach A.V. Discrete Breathers — Advances in Theory and Applications // Physics Reports. 2008. Vol. 467. P. 1-112. https://doi.org/10.1016Zj.physrep.2008.05.002
Дмитриев С.В., Корзникова Е.А., Баимова Ю.А., Ве-ларде М.Г. Дискретные бризеры в кристаллах // Успехи физических наук. 2016. Т. 186. № 5. С. 471-496. https://doi.org/10.3367/UFNr.2016.02.037729
Zakharov P.V., Korznikova E.A., Izosimov A.A., Koch-kin A.S. The Influence of Crystal Anisotropy on the Characteristics of Solitary Waves in the Nonlinear Supra-transmission Effect: Molecular Dynamic Modeling // Computation. 2023. Vol. 11. P. 193. https://doi.org/10.3390/computation11100193
Plimpton S. Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics // Journal of Computational Physics. 1995. Vol. 117. P. 1-19. https://doi.org/10.1006/jcph.1995.1039
Zhou X.W., Johnson R.A., Wadley H.N.G. Misfit-Energy-Increasing Dislocations in Vapor-Deposited CoFe/NiFe Multilayers // Physical Review B. 2004. Vol. 69. P. 144113. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.144113
Чередниченко А.И., Захаров П.В., Старостенков М.Д. и др. Нелинейная супратрансмиссия в кристалле Pt3Al при интенсивном внешнем воздействии // Компьютерные исследования и моделирование. 2019. Т. 11. № 1. С. 109-117. https://doi.org/10.20537/2076-7633-2019-11-1-109-117
Bader A., Gendelman O.V. Supratransmission in a Vibro-Impact Chain // Journal of Sound and Vibration. 2023. Vol. 547. P. 117493. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2022.117493
Bebikhov Yu.V., Naumov E.K., Semenova M.N., Dmitriev S.V. Discrete Breathers in a p-FPUT Square Lattice from In-Band External Driving // Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation. 2024. Vol. 132. P. 107897. https://doi.org/10.1016/jxnsns.2024.107897
Abbagari S., Houwe A., Akinyemi L., Doka S.Y. Soli-ton Dynamics in One-Dimensional Nonlinear Acoustic Metamaterials // SSRN Electronic Journal. 2023. https://doi.org/10.2139/ssrn.4422428
Copyright (c) 2026 Андрей Сергеевич Кочкин, Борис Федорович Демьянов, Кирилл Андреевич Теников
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
