納米晶超塑性模型的分子動力學模擬.pdf

1、本文在分子動力學計算程序XMD的基礎上使用VB（Microsoft Visual Basic）快速開發(fā)（Rapid Application Develop，RAD）工具和OpenGL開發(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出模型，進行了分子動力學模擬拉伸實驗，并對模擬結果進行了分析。
　　研究了美國康涅狄格州州立大學開發(fā)的免費開源分

2、子動力學計算軟件XMD及其輸入輸出。該軟件為金屬與陶瓷的分子動力學計算而設計，功能強大，內容豐富；缺點是輸入輸出均為文本方式，難以用于復雜模型的設計和分析。為此針對其輸入輸出結構進行了系統(tǒng)分析，討論了可視化前后處理程序的開發(fā)目標概要。使用VB和OpenGL開發(fā)了前處理程序XMDModeling和后處理程序XMDAnalysis，具備可視化點陣設計、不規(guī)則晶粒產(chǎn)生、晶粒組裝，碰撞檢測、原子模型三維顯示、能量的光譜顯示、原子運動軌跡描繪、原

3、子分組標記與切片分析、動畫顯示與視頻渲染等功能。
　　在此基礎上，采用NTP系綜、EAM（Embed Atom Method，嵌入原子法）勢對Ashby-Verrall模型和晶粒轉出模型進行了分子動力學模擬拉伸。比較了不同溫度下Ashby-Verrall模型的變形過程，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動，但小傾角的晶界難于開動，不能完成Ashby-Verrall模型的超塑

4、性變形過程；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而開動。同時，晶粒將會隨著液相的流動而旋轉到有利于滑移（晶界傾角大）的方向，從而也能完成Ashby-Verrall模型的運動。在這種情況下單個晶粒的變形機制符合Gifkins的“心部和表層”模型。另外，在550K下對晶粒轉出模型進行模擬，使用切片法對模型內部進行了觀察，發(fā)現(xiàn)模型中施加位移邊界條件的晶粒周圍晶粒向被