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选择SiO2为研究对象，从实验和分子动力学(MD)模拟方面研究其断裂行为。
在以Si为基底的SiO2薄膜上，采用电子束曝光技术制备SiO2纳米尺度小岛点阵结构，应用原子力显微镜针尖加载，研究纳米尺寸SiO2小岛结构的断裂行为;为了便于对比，分别在有水和无水的环境中进行了原子力显微镜针尖加载的实验研究。结果表明：(1)对直径为400nm的样品，当针尖施加约557nN法向压力时，SiO2小岛可被移去，如果小于此载荷时，尽管多次扫描也不能将小岛移去；(2)对直径为250nm的样品，当针尖加载约347nN的法向压力时可移去小岛；(3)水对结果有一定程度的影响。
结合实验现象应用分子动力学模拟SiO2晶体的断裂行为，研究SiO2材料在弹性Ⅰ型加载下的脆性断裂，得出裂纹扩展时的临界应力强度因子，与Griffith断裂理论得到的临界应力强度因子比较一致。
分子动力学方法模拟过程中，在裂纹尖端的开口处加入水分子，研究水环境对SiO2脆性断裂的影响，发现水的存在可使裂纹扩展提前，并从水影响SiO2晶体表面能的角度加以分析。模拟结果与Griffith断裂理论值符合的较好。
建立同实验装置相似的数值模拟模型，将空洞缺陷引入SiO2小岛结构，分析针尖加载模式下空洞周围的损伤演化及应力分布;并将结果与解析解和ANSYS有限元的分析进行比较，符合较好。