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本文基于自主开发的大规模纳米仿真平台，通过大量的分子动力学模拟考察了晶向，温度，体系长度，尺寸效应和表面效应对面心立方金属纳米线在拉伸过程中的机械性能，形变机理以及失效行为的影响。在研究中发现，当材料尺寸下降到纳米维度以后，其性质不同于宏观块体材料。如单次的模拟结果无法准确，全面的表明体系的特征，因为纳米材料表现出微观统计特征。
1.体系长度对高速拉伸下纳米线机械性质和断裂行为的研究
为了研究体系长度的影响，铜纳米线的长度从6-30个晶格变化，截面保持固定。经研究发现，体系的机械性质如屈服强度和杨氏模量随着体系长度的增加而减小，同时减小的还有上述物理量的统计误差。另一方面，“最可几”断裂位置随着纳米长度的增加从中间逐渐向两端移动。采用应力波的传播机理可以很好的阐述断裂位置的迁移。
2.表面效应和尺寸效应对纳米线性质的影响
随着纳米线截面积的增加，铜纳米线的屈服强度和杨氏模量先下降后增加，呈“V”状变化，但统计误差随尺寸的增加而减小。单晶纳米材料机械性质和材料尺寸的关系和多晶材料完全相反。我们推测这主要是表面原子比率不同导致的。当表面原子占据主导地位时，其形变机理以“表面熔化”为主；当体系尺寸增加，表面原子比率减小，形变机理以位错为主，虽然也伴随有“表面熔化”。这导致了最可几断裂位置随着截面的增大从两端逐渐向中间移动。
3.温度对断裂行为影响的统计研究
温度同样对体系有重要影响，杨氏模量随温度升高呈线性下降，统计误差变化很小。当温度小于500 K时，最可几断裂位置在纳米线的中间，温度进一步升高，断裂位置移动到纳米线两端。断裂位置分布的统计峰宽随着温度的升高反而呈线性下降，我们分析这是低温下的拉伸不足以弥补原子初始状态的差异，而高温时仅需少量做功即可使原子偏离平衡位置，这极大的“抹平”了初始状态的差异，使断裂位置的统计峰宽变窄。同样采用机械波的传播机理可以很好的解释断裂位置的变化。
4.单原子线形成几率的研究
纳米线拉伸的最后阶段可以形成单原子线，我们首先统计了不同晶向下银纳米线形成单原子线的几率。按照[111]，[110]，[100]晶向的顺序单原子形成的几率逐渐递减，最长单原子线可达8个。对于争议颇大的铜单原子线的形成我们同样做了统计研究，考察了温度和晶向对铜单原子线形成的影响。总体而言，[111]晶向形成单原子线的几率略高于[110]晶向，分别为60.7％，52.5％，而[100]晶向仅为35.6％。在弛豫和形变过程中，[100]和[110]晶向均未发生晶向的扭转。而[111]晶向的纳米线经弛豫以后扭转为[110]晶向，拉伸过程中重新扭转为[111]晶向，但是这种扭转趋势随温度升高逐渐消失，300 K时无论弛豫都不会造成晶向的扭转。