[发明专利]一种位错对铁电材料畴结构影响机理的分析方法和系统

权利要求书

1.一种位错对铁电材料畴结构影响机理的分析方法，所述方法包括：

步骤S1，建立包含压电效应的第一压电效应计算模型；

步骤S2，基于位错在铁电材料中引起的应力场、应变场和第一压电效应计算模型，建立包含位错的第二压电效应计算模型；

步骤S3，基于包含位错的所述第二压电效应计算模型和挠曲电效应能量密度方程，建立挠曲电效应计算模型；

步骤S4，基于包含位错的所述第二压电效应计算模型和所述挠曲电效应计算模型，生成极化矢量图和/或极化云图。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述建立包含压电效应的第一压电效应计算模型步骤之前，还包括：建立包含铁电材料的相场几何模型，其包括：

步骤S01，获取位错在铁电材料中的第一坐标位置及柏氏矢量方向；

步骤S02，建立坐标系；

步骤S03，基于位错在铁电材料中的所述第一坐标位置，确定位错在所述坐标系中的第二坐标位置；

步骤S04，基于位错在铁电材料中的所述柏氏矢量方向，确定位错在所述坐标系中的几何方向；

步骤S05，基于所述坐标系、第二坐标位置和几何方向，建立包含铁电材料的相场几何模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述建立包含压电效应的第一压电效应计算模型的步骤包括：

步骤S11，对铁电材料的体自由能密度、弹性应变能密度、极化与应变的耦合能量密度、梯度能密度和静电能密度求和，得到所述相场几何模型的第一自由能密度；

步骤S12，基于第一自由能密度对位移场、电场和极化场求偏导，得到位移场、电场和极化场的本构方程；

步骤S13，将位移场、电场和极化场各自的平衡方程分别与三个物理场的试函数相乘并在几何计算域内积分，得到三个物理场的弱形式；

步骤S14，设置铁电材料的材料参数，将位移场、电场和极化场的本构方程分别代入至三个物理场的弱形式并添加至铁电材料的几何计算域，设置几何计算域的初始值和边界条件；

步骤S15，对几何计算域划分网格，得到第一压电效应计算模型。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述建立包含位错的第二压电效应计算模型的步骤包括：

步骤S21，计算位错在铁电材料中引起的应力场；

步骤S22，计算位错在铁电材料中引起的应变场；

步骤S23，基于所述第一压电效应计算模型、位错的应力场和应变场，建立包含位错的第二压电效应计算模型。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述建立挠曲电效应计算模型的步骤包括：

步骤S31，对第一自由能密度和挠曲电能量密度求和，得到第二自由能密度；

步骤S32，基于第二自由能密度对位移场、电场和极化场求偏导，得到位移场、电场和极化场的本构方程；

步骤S33，将含挠曲电效应的位移场、电场和极化场各自的平衡方程分别与三个物理场的试函数相乘并在几何计算域内积分，得到三个物理场含挠曲电效应的弱形式；

步骤S34，设置铁电材料的材料参数，将位移场、电场和极化场的本构方程分别代入三个物理场的弱形式并添加至铁电材料的几何计算域，设置几何计算域的初始值和边界条件；

步骤S35，对几何计算域划分网格，得到第二压电效应计算模型。

6.一种位错对铁电材料畴结构影响机理的分析系统，所述系统包括：

第一压电模型建立单元(1)，用于建立包含压电效应的第一压电效应计算模型；

第二压电模型建立单元(2)，用于基于位错在铁电材料中引起的应力场、应变场和第一压电效应计算模型，建立包含位错的第二压电效应计算模型；

挠曲电模型建立单元(3)，用于基于包含位错的第二压电效应计算模型和挠曲电效应能量密度方程，建立挠曲电效应计算模型；

极化图生成单元(4)，用于基于包含位错的所述第二压电效应计算模型和所述挠曲电效应计算模型，生成极化矢量图和/或极化云图。