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Développement dun potentiel dinteraction pour loxyde NiO de type EAM Stage du DEA MSM par Mustafa DEMIREL Tuteur : Patrick Arnoux, ingénieur CEA Dynamique.

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2 Développement dun potentiel dinteraction pour loxyde NiO de type EAM Stage du DEA MSM par Mustafa DEMIREL Tuteur : Patrick Arnoux, ingénieur CEA Dynamique moléculaire appliquée à la corrosion sous contrainte : DEA Modélisation et Simulation des Matériaux

3 Cadre détude Laboratoire d'Étude de la Corrosion Aqueuse : Domaine de Recherche : La Corrosion Sous Contrainte Phénomènes damorçage et cinétique de propagation des fissures

4 LA CORROSION SOUS CONTRAINTE Alliages métalliques ductiles dans lair Mais certains fragiles dans leau à 300°C Exemple : Inconel 600 (REP)

5 Objet détude : le fond de fissure Imagerie MET (L.E. THOMAS ET S.M. BRUEMMER )

6 Potentiel dinteraction et Dynamique moléculaire Point de départ, le potentiel dinteraction inter-atomique la force dinteraction dérive du potentiel la force dinteraction dérive du potentiel : Equation fondamentale de la mécanique classique Equation fondamentale de la mécanique classique : Algorithme de Verlet et/ou prédicateur de Gear Trajectoire : Positions et Vitesses des atomes Exemple de potentiel : V(r)=4e[(s/r)^ 12 -(s/r)^ 6 ]

7 Modélisation Potentiel EAMMétaux BuckinghamCristaux ioniques Difficulté : Métaux ET Oxydes Approximation : On remplace loxyde par un Métal avec même E 0 et B

8 Modélisation Le potentiel EAM: clef de voûte du succès des simulations

9 Grandeurs physiques et simulations Xmd Grandeurs délasticité: C 11,C 12,C 44, B (rigidité), et C (cisaillement) + Paramètre de maille A0, énergie de cohésion E0, énergies de surface, énergies de défaut dempilement: Obtentions : Réponses en énergies de sollicitations mécaniques ou simulation DM (Xmd)

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11 1ere phase / 2 : Validation de lutilisation de Xmd (simulations) Test du potentiel nickel Test du potentiel aluminium Test du potentiel Cuivre Xianwei Sha A. Johnson

12 Résultats (1/2) GrandeursRéf.Exp.[N°9+10]Simulations (Ce travail)Erreur (%) A0 (Angstrom) E0 (eV) B (ergs/cm3) C (Ergs/cm3) C44_(Ergs/cm3) C11_(Ergs/cm3) C12_(Ergs/cm3) eV/A² / eV/A² / * eV/A² / * E Défaut dempilement eV/A² / * Al : Ni : GrandeursRéf.Exp.[N°7]Simulations (Ce travail)Erreur (%) A0 (Angstrom) E0 (eV) B (ergs/cm3) C (Ergs/cm3) C44_(Ergs/cm3) C11_(Ergs/cm3) C12_(Ergs/cm3) eV/A² eV/A² * eV/A² * E Défaut dempilement eV/A² *

13 Résultats (2/2) Cu : GrandeursRéf.Exp.[N°11]Simulations (ce travail) Erreur (%) A0 (Angstrom) E0 (eV) B (ergs/cm3) C (Ergs/cm3) C44_(Ergs/cm3) C11_(Ergs/cm3) C12_(Ergs/cm3) eV/A² eV/A² * eV/A² *

14 2 ème phase / 2 : Validation du code GEN_EAM_X (M. Demirel) Détermination du potentiel nickel Détermination du potentiel aluminium

15 Production du potentiel EAM nickel GrandeursRéf.Exp.[N°]SimulationsErreur (%) A0 (Angstrom) 3, E0 (eV) -4, B (ergs/cm3) ,2 C (Ergs/cm3) ,4 C44_(Ergs/cm3) 1, ,5 C11_(Ergs/cm3) C12_(Ergs/cm3) eV/A² eV/A² eV/A² *

16 Objectif principal du stage : Production du Potentiel EAM de Loxyde de nickel GrandeursRéf.ExperimentalesSimulations (ce travail)Erreur (%) A0 (Angstrom) 3, E0 (eV) -9, ,1 B (ergs/cm3) ,7 C (Ergs/cm3) ,7 C44_(Ergs/cm3) 1, ,00 C11_(Ergs/cm3) ,0084,8 C12_(Ergs/cm3) eV/A² ,230 eV/A² ,232 eV/A² , *

17 Interface métal/oxyde Fonctionnelle d'Harris E (d) = -E 0.(1+d*).exp(-d*) Avec d*= (d-d 0 )/L Travaux en cours dapprofondissement …

18 Application : introduction des potentiels dans la situation de fissuration Simulation par P. Arnoux avec les potentiels obtenus par M. Demirel au cours du stage Travaux en cours dapprofondissement…

19 Conclusions Succès : possible emploi de « GEN_EAM_X» Objectif atteint : potentiel EAM de lOxyde Stage de recherche première étape du sujet de thèse Modélisation et simulation sujet prometteur et ambitieux


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