納米晶超塑性模型的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、本文在分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算程序XMD的基礎(chǔ)上使用VB（Microsoft Visual Basic）快速開(kāi)發(fā)（Rapid Application Develop，RAD）工具和OpenGL開(kāi)發(fā)了通用的前處理程序XMDModeling和后處理程序XMDAnalysis，使用這些程序建立了Ashby-Verral超塑性模型和晶粒轉(zhuǎn)出模型，進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬拉伸實(shí)驗(yàn)，并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　研究了美國(guó)康涅狄格州州立大學(xué)開(kāi)發(fā)的免費(fèi)開(kāi)源分

2、子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件XMD及其輸入輸出。該軟件為金屬與陶瓷的分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算而設(shè)計(jì)，功能強(qiáng)大，內(nèi)容豐富；缺點(diǎn)是輸入輸出均為文本方式，難以用于復(fù)雜模型的設(shè)計(jì)和分析。為此針對(duì)其輸入輸出結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，討論了可視化前后處理程序的開(kāi)發(fā)目標(biāo)概要。使用VB和OpenGL開(kāi)發(fā)了前處理程序XMDModeling和后處理程序XMDAnalysis，具備可視化點(diǎn)陣設(shè)計(jì)、不規(guī)則晶粒產(chǎn)生、晶粒組裝，碰撞檢測(cè)、原子模型三維顯示、能量的光譜顯示、原子運(yùn)動(dòng)軌跡描繪、原

3、子分組標(biāo)記與切片分析、動(dòng)畫(huà)顯示與視頻渲染等功能。
　　在此基礎(chǔ)上，采用NTP系綜、EAM（Embed Atom Method，嵌入原子法）勢(shì)對(duì)Ashby-Verrall模型和晶粒轉(zhuǎn)出模型進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬拉伸。比較了不同溫度下Ashby-Verrall模型的變形過(guò)程，發(fā)現(xiàn)0～400K Ashby-Verrall模型Al納米晶體中大傾角的晶界滑移可以很容易的開(kāi)動(dòng)，但小傾角的晶界難于開(kāi)動(dòng)，不能完成Ashby-Verrall模型的超塑

4、性變形過(guò)程；在600K條件下，納米晶粒發(fā)生表面熔化，晶界產(chǎn)生微液相，較小傾角的晶界也可擺脫晶界的原子的束縛，隨著晶界液相的流動(dòng)而開(kāi)動(dòng)。同時(shí)，晶粒將會(huì)隨著液相的流動(dòng)而旋轉(zhuǎn)到有利于滑移（晶界傾角大）的方向，從而也能完成Ashby-Verrall模型的運(yùn)動(dòng)。在這種情況下單個(gè)晶粒的變形機(jī)制符合Gifkins的“心部和表層”模型。另外，在550K下對(duì)晶粒轉(zhuǎn)出模型進(jìn)行模擬，使用切片法對(duì)模型內(nèi)部進(jìn)行了觀(guān)察，發(fā)現(xiàn)模型中施加位移邊界條件的晶粒周?chē)ЯＯ虮?/p>