纳米铜周期加载条件下力学性质的分子动力学模拟

发布时间：2024-02-21 06:53

　　在目前的工程材料科学中,金属材料的周期疲劳破坏是主要破坏方式,而金属材料的微观纳米研究很有可能在金属疲劳破坏领域取得较大进展并进一步通过纳米材料的研究改善金属材料的力学性质,并有可能为高性能工程金属材料提供新思路。本论文采用分析型EAM嵌入势函数和速度控温法控温方法,通过分子动力学方法模拟,研究了单晶,孪晶纳米铜在周期性载荷条件下所表现的力学性质。单晶纳米铜在单轴周期性拉伸加载条件下,沿z轴方向,三种不同晶向等速率下进行分子动力学模拟计算实验,旨在从微观层面研究在周期性拉伸加载与非周期性拉伸加载下,单晶纳米铜的拉伸应力以及其他力学性能的展现。在模拟计算后,我们比较了在周期性加载下与非周期加载下体现出的不同的力学现象以及各自展现的特性,并对不同周期等速率加载条件下的计算结果进行分析和研究发现,单晶纳米铜在不同周期加载条件下展现出的最大屈服应力不相同,其各自的半周期步数将影响其疲劳应力峰值以及后续破坏应力值,换言之,当单晶纳米铜材料在周期性加载条件下加载时,其力学特性并非同等速率非周期加载下一样稳定。而后进行了孪晶纳米铜在相同的非周期加载条件下的模拟计算,并与单晶纳米铜在周期条件下所展现的...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.3蛙跳算法求算过程图

所以略去高次项，整个体系粒子的历遍位置、速度都可以用图2.3所示的Leap-frog法求算示意图得出。图2.3蛙跳算法求算过程图（3）校正预测算法

图3.1(a)单晶纳米铜立方不同晶向图

然后进行核心程序模拟，而后利用运算模块对之前运算生成的核心计算模拟结果选择性地分析处理，并且将分子动力学核心运算结果的数据线性化处理，以便后续对单晶或孪晶纳米铜六面体进行定性的分析。最后打开后处理程序将结果可视化，观察分析处在动态模拟中的纳米铜六面体，并得出分析结果。3.2研究....

图3.1(b)单晶纳米铜不同轴向尺寸示意图

图3.1(b)单晶纳米铜不同轴向尺寸示意图图3.1(a)所示分别在z轴上沿[100]晶向、[110]晶向以及[111]晶向的正视面。如图3.1(b)所示为铜纳米六面体的尺寸在x-y-z轴顺序长度分别为：5a×5a×5a、5a×5a×10....

图3.2[100]晶向无周期拉伸加载下的应力应变曲线

向的拉伸载荷施加初始阶段，纳米铜立方原子体系的Strain-Stress关系基据材料力学理论计算其杨氏模量。在体系的弹性阶段，模拟很快便完成最大值，而后单晶纳米铜立方体系开始进入屈服阶段。本论文在此定义达到峰值的点即为铜纳米立方的屈服值。表3.1所示(表中E表示弹性模....

本文编号：3905203