【摘 要】
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该文以分子动力学模拟为研究手段,对单晶铝的拉伸变形过程进行仿真实验.并对若干力学行为的仿真结果进行微观解释.该文首先介绍了分子动力学模拟的基本概念和基本理论.重点研
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该文以分子动力学模拟为研究手段,对单晶铝的拉伸变形过程进行仿真实验.并对若干力学行为的仿真结果进行微观解释.该文首先介绍了分子动力学模拟的基本概念和基本理论.重点研究了边界条件对仿真结果的影响、原子间势函数的选取、固体中常用的势函数以及运动方程算法有确定.在此基础上,建立了单晶铝拉伸过程的分子动力学模型.其中包括理想无裂纹情况和存在裂纹缺陷的情况.采用Morse势函数描述原子间的相互作用,以牛顿方程建立力学运动方程,使用改进后的Verlet算法求解原子运动轨迹.在求解过程中,为了减少由于仿真原子数远小于实际情况中原子数所引起"有限尺寸效应",对模型边缘施加"刚性边界条件".为减少计算时间采用了"截断势"的作法.为控制温度在给定的范围,采用了速度标定法.最后,从能量的角度分析解释了两种模型在平衡阶段、塑性变形和断裂阶段的若干力学现象,并对理想无裂纹模型在不同外力加载下的断裂过程进行了比较.仿真结果表明,发生断裂后,为建立新的平衡,系统总是使能量降到最低;在温度稳定的情况下,作用力的大小对于模型的断裂过程有很大影响.另外,裂纹缺陷会加速模型的断裂过程.
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