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美研究人员运用超级计算机破解碳化硼陶瓷失效之谜!
2019年12月23日 发布 分类:技术前沿 点击量:279
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碳化硼是地球上最硬的材料之一,但也非常轻,这就解释了为什么它被用于制造装甲车和防弹战衣。佛罗里达大学的一个工程团队利用超级计算机模拟碳化硼,以便更好地了解这种材料的纳米级变形机制。

这项研究主要使用了加州大学圣地亚哥超级计算机中心(SDSC)的彗星超级计算机以及德克萨斯州高级计算中心(TACC)的Stampede和Stampede2系统,在进一步的测试和开发之后,可能会为车辆和士兵装甲提供更好的保护机制。

 

碳化硼的高压变形和非晶化

A:长期以来的谜团:非晶化碳化硼的拉曼光谱包含无法解释的新峰(绿色)。

B:一个多尺度模型,显示了所提出的机械原理布局、透射电子显微镜(TEM)和拉曼激光尺寸的长度尺度。

C:密度泛函理论(DFT)模拟的拉曼光谱显示碳化硼新拉曼光谱峰的起源。

今年早些时候,一篇题为《碳化硼的高压变形和非晶化》的文章发表在《应用物理杂志》上,预计在获得国家科学基金会“极限科学与工程发现环境”(简称XSEDE)的资助后,就可以使用彗星超级计算机了。

“我们的研究为分析碳化硼经高速撞击引起的某些特征失效的根本原因提供了新的见解和极好的方法,”UF机械和航空航天工程教授Ghatu Subhash说。“虽然碳化硼有一些令人满意的特性,但在高速弹丸撞击下会出现灾难性的非晶化现象,其晶体结构会在材料的纳米范围内崩塌。”

研究人员能够对碳化硼所属的二十面体富硼固体进行大规模和多尺度模拟。博士后研究员阿姆纳亚·阿瓦斯提说:“当我们从本地工作站切换到彗星超级计算机时,我们的模拟速度是每个核心的三倍多,今天我们对二十面体陶瓷材料的认识已经提升到了前所未有的水平”。

关于SDSC

作为加州大学圣地亚哥分校的一个有组织的研究单位,SDSC被认为是数据密集型计算和网络基础设施领域的领导者,为国家研究界(包括工业界和学术界)提供资源、服务和专业知识。SDSC支持数百个跨领域的多学科项目,从地球科学和生物学到天体物理学、生物信息学和健康IT。SDSC的petascale彗星超级计算机是国家科学基金会XSEDE(极限科学与工程发现环境)计划的关键资源。

关于XSEDE

极限科学与工程发现环境(XSEDE)是一个由美国国家科学基金会(NSF)资助虚拟组织,旨在建设单一的虚拟系统,世界各地的科学家可以通过系统来共享计算资源、数据和专业知识。

粉体圈 编译

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