納米單晶銅桿拉伸實驗的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、應(yīng)用計算機模擬技術(shù)從原子、分子層次對材料微細觀力學(xué)行為進行分析，有助于從深層次解決實際工程中遇到的問題，對實踐具有重要的意義。 本文主要應(yīng)用分子動力學(xué)理論模擬納米單晶銅桿的拉伸過程，研究納米尺度下材料的力學(xué)性能變化情況。本文選用鑲嵌原子勢函數(shù)，推導(dǎo)了該勢函數(shù)下原子間的作用力公式，并繪出單晶銅兩個原子之間的勢函數(shù)及作用力的曲線圖。運用Verlet數(shù)值積分算法，溫度控制采用速度標定法，相應(yīng)地用VC++語言編制程序，從而建立、計算、分

2、析模型。首先研究了模型在自由弛豫過程中系統(tǒng)的動能、勢能和平均應(yīng)變的變化情況，隨著時間的變化，分布在晶格點陣上的原子受到原子間作用力的影響開始自由運動，當(dāng)原子逐漸趨于平衡位置時，其系統(tǒng)動能、勢能、平均應(yīng)變也相應(yīng)地趨于一個穩(wěn)定值。然后對模型施加外部載荷，具體采用對端面原子直接加力的方法研究拉伸過程中系統(tǒng)參量的變化情況，給出拉伸過程中原子位形的演化情況。外載荷做功使得系統(tǒng)勢能逐漸增加，模型發(fā)生破壞時，原子鍵斷裂，能量耗散，則系統(tǒng)總勢能突然降低