Forschung

SS 2015

WS 2014/2015

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Rissausbreitung in Quasikristallen

Die Rissausbreitung in Modell-Quasikristallen kann mit Hilfe von Molekulardynamik-Simulationen untersucht werden. Hierzu wird in einen Modellquasikristall ein atomar scharfer Riss eingebaut. Anschließend wird die Probe durch Skalierung des relaxierten Verschiebungsfeldes belastet. Sobald die Belastung einen kritischen Wert übersteigt, breitet sich der Riss aus. Stellt man nur Atome dar, die wenige Nachbaratome aufweisen, kann man die Bruchoberflächen wie im nächsten Bild visualisieren.

Bild zweier Risslippen

Links im Bild ist der atomar scharfe Anriss, rechts der raue Rissverlauf erkennbar.

Dieses Verfahren wurde auch im folgenden Film angewandt. Die blau und rot eingefärbten Kugeln entsprechen den Atomen im binären ikosaedrischen Modell. Festgehaltene Randatome sind gelb und grün dargestellt.

Riss (atomistische Darstellung

Film (3.7 MB) einer Simulation eines brechenden Modellquasikristalles, der aus etwa fünf Millionen Atomen besteht.

Im Verlauf der Rissausbreitung brechen Bindungen von Atomen an der Spitze des Risses. Bei diesem Prozess wird Energie in Form von akustischen Wellen freigesetzt. Dies ist deutlich im folgenden Film zu sehen. Dabei ist die kinetische Energiedichte farblich kodiert. Rot kennzeichnet Bereiche hoher, blau Bereiche niedriger kinetischer Energiedichte.

Riss (Energiedichte-Darstellung)

Film (1.4 MB) einer Bruchsimulation. Die kinetische Energiedichte ist farblich wiedergegeben.