بررسی تأثیر نانو حفره ها در انتشار شوک در جامدات به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی

مطالعه ی موج شوک یک فن شناخته شده برای شناخت رفتار مواد تحت شرایط بحرانی است. اندازه گیری تجربی به دلیل اینکه تغییرات بزرگی در فشار (صد گیگا پاسکال) و دما (هزار کلوین) در زمان کوتاهی (نانو ثانیه) اتفاق می-افتد با ابزارهای اندازه گیری حاضر، کاری بسیار مشکل است. بنابراین سعی می شود از روش های جایگزین در این زمینه استفاده شود. امروزه روش های عددی در کنار روش های تحلیلی و تجربی کمک زیادی به حل مسایل و شناخت پدیده های فیزیکی می نماید. در این میان، شبیه سازی دینامیک مولکولی به عنوان روش جایگزینی جهت به دست آوردن اطلاعات در راستای توسعه و بهبود بخشیدن مدل های ماکروسکوپی مواد منفجره به کار گرفته می-شود. در این تحقیق انتشار موج شوک در جامدات به روش دینامیک مولکولی شبیه سازی و از این طریق به تأثیر حفره ها در انتشار موج شوک پرداخته شده است. مورد مطالعه در این تحقیق جامد ساده آرگون است که با پتانسیل اتمی باکینگهام مدل سازی شده است. با حرکت دادن ناگهانی بخشی از جامد که نقش پیستون را ایفا می کند در نمونه موج شوک ایجاد گردید. با اندازه گیری سرعت موج شوک برای سرعت های مختلف پیستون، نشان داد شد که نتایج شبیه سازی تطبیق خوبی با نتایج تجربی و منحنی هوگونیت دارند. کمیت هایی از جمله دما، فشار و چگالی در قبل و بعد از عبور شوک اندازه گیری شد که نتایج بیانگر افزایش قابل توجه این کمیت های ترمودینامیکی در هنگام عبور موج شوک بودند. همچنین به منظور بررسی میزان تأثیر کرنش اولیه در انتشار موج شوک، نمونه مورد نظر ابتدا تحت میزان کرنش اولیه مشخصی قرار گرفت سپس موج شوک در آن ایجاد شد. نتایج بدست آمده نشان دهنده افزایش میزان فشار به میزان حداکثر ?% در یک نمونه دارای کرنش اولیه به میزان ???% نسبت به نمونه بدون کرنش بودند. همچنین در این تحقیق به منظور بررسی تأثیر نانو حفره ها در جسم، حفره هایی در ابعاد نانو در دو شکل کروی و بیضوی در جسم ایجاد گردید. وجود این حفره باعث می گردند دما هنگام عبور شوک میزان بیشتری افزایش پیدا کند که می تواند سبب وقوع نقاط داغی در جسم گردد. در این تحقیق نشان داده شد که وجود نانو حفره ها می تواند منجر به کاهش سرعت پیستون برای ایجاد موج شوک گردد.