納構(gòu)件力學(xué)特性的分子動力學(xué)仿真.pdf

1、隨著納米科技的發(fā)展，加工精度不斷向納米級和原子級邁近，由于微納構(gòu)件尺寸的微小化，將導(dǎo)致構(gòu)件本身的微觀效應(yīng)和多物理場耦合效應(yīng)，微納構(gòu)件將表現(xiàn)出許多與宏觀尺寸構(gòu)件截然不同的性質(zhì)。同時在微納構(gòu)件的設(shè)計和使用時必須要考慮由于加工制造工藝所產(chǎn)生的微觀缺陷、殘余應(yīng)力等因素對微納構(gòu)件力學(xué)特性和使用性能的影響。然而大多數(shù)情況下，難以在試驗條件研究微納材料的力學(xué)性能，因此有必要利用計算機技術(shù)模擬納尺度下材料的力學(xué)性能。
　　本文首先采用分子動力學(xué)方

2、法模擬了納米銅棒刻劃的過程，從刻劃后納米銅棒的形貌變化及刻劃過程中能量、切削力的變化、截面應(yīng)力分布等方面分析了工件變形機理和已加工表面的形成過程。同時模擬了不同刻劃深度對刻劃過程的影響。仿真結(jié)果表明：刻劃過程中的位錯及其運動引起了能量和切削力的劇烈變化，且刻劃后已加工表面有明顯的彈性恢復(fù)。隨著刻劃深度的增加切削力和能量增加的速度也變大。
　　其次，采用分子動力學(xué)方法模擬了理想納米銅棒拉伸過程，分析了不同應(yīng)變率與截面尺寸對拉伸性能的

3、影響，并對刻劃后銅棒的拉伸過程進行模擬，分析不同刻劃深度下銅棒的拉伸性能，實現(xiàn)了納米加工和力學(xué)特性一體化的模擬研究。結(jié)果表明：納結(jié)構(gòu)的拉伸過程也分為彈性變形和塑性變形兩個階段。彈性變形階段近似服從胡克定律，塑性變形階段與宏觀有很大差別。應(yīng)變率對彈性變形沒有影響，但對屈服強度、塑性變形有影響。隨著截面尺寸的增加，彈性模量變大，屈服應(yīng)力及相應(yīng)的屈服應(yīng)變減小?？虅澓筱~棒的彈性模量增加，屈服強度降低，刻劃深度對屈服強度也有重要影響。隨著刻劃深度