基于分子動力學(xué)的單晶銅納米線力學(xué)性能研究.pdf

1、隨著微納機電系統(tǒng)（MEMS/NEMS）應(yīng)用前景日益明朗，作為制造微納機電器件基本元件的納米線力學(xué)性能的研究受到了廣泛關(guān)注?；诜肿觿恿W(xué)模擬方法，研究孔洞缺陷納米線力學(xué)性能是進行納米線力學(xué)性能研究的重要方向，但是目前存在外部條件、孔洞缺陷結(jié)構(gòu)參數(shù)和力學(xué)性能指標研究不充分以及作為有益因素而被人為設(shè)計到納米線中的孔洞研究缺乏的問題。基于分子動力學(xué)模擬方法，采用單晶銅納米線作為研究對象，研究在不同溫度和應(yīng)變率下包含孔洞缺陷結(jié)構(gòu)類型、孔洞缺陷結(jié)

2、構(gòu)位置和模型結(jié)構(gòu)類型的孔洞缺陷結(jié)構(gòu)參數(shù)對納米線力學(xué)性能的影響規(guī)律，最后確定含孔洞的納米線最優(yōu)的孔洞結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)和外部條件。
　　首先，研究了溫度和應(yīng)變率對理想單晶銅納米線力學(xué)性能指標的影響。構(gòu)建了分子動力學(xué)仿真環(huán)境，在LAMMPS基本指令基礎(chǔ)上，編寫了理想單晶銅納米線三維幾何模型、弛豫過程和拉伸變形過程運行代碼。在合理確定仿真實驗參數(shù)基礎(chǔ)上，進行了單軸拉伸分子動力學(xué)仿真實驗，觀察到了應(yīng)力應(yīng)變曲線上在第一峰值點之后到第一下屈服點之間

3、的一段曲線呈現(xiàn)線性函數(shù)關(guān)系的現(xiàn)象，與彈性狀態(tài)呈現(xiàn)異性，計算出此曲線段的斜率,并定義為塑性模量；分析了兩個外部因素（即應(yīng)變率和溫度）對理想單晶納銅米線塑性模量等力學(xué)性能指標的影響。
　　其次，研究了原始孔洞缺陷結(jié)構(gòu)參數(shù)對單晶銅納米線力學(xué)性能指標的影響。建立了包含三個原始孔洞缺陷結(jié)構(gòu)參數(shù)（即孔洞缺陷結(jié)構(gòu)類型、孔洞缺陷結(jié)構(gòu)位置和模型結(jié)構(gòu)類型）的孔洞缺陷單晶銅納米線仿真模型，考慮了溫度和應(yīng)變率，研究了在不同溫度和應(yīng)變率下原始孔洞缺陷結(jié)構(gòu)參

4、數(shù)對納米線力學(xué)性能指標的影響，為孔洞缺陷納米線力學(xué)性能的理解提供技術(shù)指導(dǎo)。
　　最后，研究了納米線力學(xué)性能指標最優(yōu)情況下孔洞結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)和外部條件的設(shè)定。建立了包含三個原始孔洞結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)（即孔洞類型、孔洞位置和模型結(jié)構(gòu)類型）的孔洞單晶銅納米線分子動力學(xué)仿真模型，考慮了兩個外部因素（即溫度和應(yīng)變率），進行了單軸拉伸分子動力學(xué)仿真實驗。通過使用混合正交實驗法，考慮了元素間的交互作用，確定了在塑性模量等力學(xué)性能指標達到最佳時所對應(yīng)的內(nèi)