基于分子動力學的單晶銅納米線力學性能研究.pdf

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

2、構位置和模型結(jié)構類型的孔洞缺陷結(jié)構參數(shù)對納米線力學性能的影響規(guī)律，最后確定含孔洞的納米線最優(yōu)的孔洞結(jié)構設計參數(shù)和外部條件。
　　首先，研究了溫度和應變率對理想單晶銅納米線力學性能指標的影響。構建了分子動力學仿真環(huán)境，在LAMMPS基本指令基礎上，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)基礎上，進行了單軸拉伸分子動力學仿真實驗，觀察到了應力應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（即應變率和溫度）對理想單晶納銅米線塑性模量等力學性能指標的影響。
　　其次，研究了原始孔洞缺陷結(jié)構參數(shù)對單晶銅納米線力學性能指標的影響。建立了包含三個原始孔洞缺陷結(jié)構參數(shù)（即孔洞缺陷結(jié)構類型、孔洞缺陷結(jié)構位置和模型結(jié)構類型）的孔洞缺陷單晶銅納米線仿真模型，考慮了溫度和應變率，研究了在不同溫度和應變率下原始孔洞缺陷結(jié)構參

4、數(shù)對納米線力學性能指標的影響，為孔洞缺陷納米線力學性能的理解提供技術指導。
　　最后，研究了納米線力學性能指標最優(yōu)情況下孔洞結(jié)構設計參數(shù)和外部條件的設定。建立了包含三個原始孔洞結(jié)構設計參數(shù)（即孔洞類型、孔洞位置和模型結(jié)構類型）的孔洞單晶銅納米線分子動力學仿真模型，考慮了兩個外部因素（即溫度和應變率），進行了單軸拉伸分子動力學仿真實驗。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性能指標達到最佳時所對應的內(nèi)