分子动力学模拟金属纳米杆

纳米结构（包括纳米杆）的力学性能是纳米超微型器件设计的基础，分子动力学是研究纳米结构力学为的有效方法，采用EAM势模拟金属铜纳米杆在轴向压力作用下的力学行为，结果表明，当外力较小时，纳米杆受压发生纵向收缩；当外力达到某一临界值时，纳米杆发生横向弯曲（即屈曲）行为；稳定的弯曲状态能继承受外载，当外力继续增大时，纳米杆发生倾覆而失效。     

分子动力学模拟金属纳米杆受压稳定性

纳米结构(包括纳米杆)的力学性能是纳米超微型器件设计的基础，分子动力学是研究纳米结构力学行为的有效方法. 采用EAM势模拟金属铜纳米杆在轴向压力作用下的力学行为，结果表明，当外力较小时，纳米杆受压发生纵向收缩；当外力达到某一临界值时，纳米杆发生横向弯曲(即屈曲)行为；稳定的弯曲状态能继续承受外载；当外力继续增大时，纳米杆发生倾覆而失效.     

Cu/Ni多层纳米线力学性能尺寸效应的分子动力学模拟

Cu/Ni多层纳米线因其特殊的结构和优异的物理性能在微/纳电子机械系统(MEMS/NEMS)中有广泛的应用.本文利用分子动力学方法模拟了Cu/Ni多层纳米线的拉伸变形,研究了纳米线屈服应力的尺寸效应,探讨了界面结构的差异对多层纳米线缺陷演化机制的影响.结果表明,带共格界面多层纳米线的屈服应力随单金属层厚度h的减小先升高...     

纳米晶铜单向拉伸变形的分子动力学模拟

纳米材料是由尺度在1－100nm的微小颗粒组成的体系，由于它具有独特的性能而备受关注。本文简要地回顾了分子动力学在纳米材料研究中的应用，并运用它模拟了平均晶粒尺寸从1．79－5．38nm的纳米晶体的力学性质。模拟结果显示：随着晶粒尺寸的减小，系统与晶粒内部的原子平均能量升高，而晶界上则有所下降；纳米晶体的弹性模量要小于普通多晶体，并随着晶粒尺寸的减小而减小；纳米晶铜的强度随着晶粒的减小而减小，显示了反常的Hall-Petch效应；纳米晶体的塑性变形主要是通过晶界滑移与运动，以及晶粒的转动来实现的；位错运动起着次要的、有限的作用；在较大的应变下（约大于5％），位错运动开始起作用；这种作用随着晶粒尺寸的增加而愈加明显。     

分子动力学模拟纳米镍单晶的表面效应

对单晶镍纳米丝、纳米薄膜零温准静态拉伸破坏过程进行了分子动力学模拟．模拟表明表面效应对单晶纳米材料的原子运动及整体力学行为有显著影响．自由表面增加纳米材料的塑性、降低其强度,影响纳米材料的变形机制．受表面效应的作用,纳米镍丝强度与弹性模量均低于纳米镍薄膜．纳米薄膜的断裂接近脆性断裂,断裂强度符合Griffith理想晶体脆断理论;纳米镍丝在断裂过程中表现出微弱塑性．     

纳米丝应变率效应的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟了零温时不同应变率作用下纳米丝的拉伸力学行为.计算结果表明在缺乏热激活软化机制条件下,纳米丝应变率效应呈现出与宏观应变率试验结果相一致的特征.纳米丝在不同的应变率范围具有不同的变形机制.在应变率不敏感区和敏感区,纳米丝主要以位错运动作为塑性变形机制;在应变率突变区,纳米丝通过局部原子混乱区的持续扩展乃至整体结构的非晶化作为塑性变形机制.     

纳米双晶铜单向拉伸弹性性能的应变率效应和尺寸效应

利用分子动力学方法研究了双晶铜在单向拉伸载荷作用下弹性性能的应变率效应和尺寸效应.结果表明:随着加载应变率的改变,纳米双晶铜的初始弹性模量在低应变率区和高应变率区表现出不同的规律.在低应变率区,弹性模量基本不随应变率的变化而变化;但在高应变率区,弹性模量随应变率的增大而增大,弹性模量和加载应变率之间满足近似的对数线性关系.因此,存在一个控制弹性模量应变率效应的应变率阈值.进一步的研究发现,双晶纳米铜的应变率阈值随着截面尺寸的增大而减小,具有明显的尺寸依赖性.     

分子动力学模拟的冷冻原子法

通过分析分子动力学过程粒子运动的基本特征，提出分离不同性质、不同量级的原子快运动和慢运动进行模拟的思想，建立了适用于这两种运动弱耦合情况的冷冻原子方法，该方法可使分子动力学模拟收敛速度有明显改善．并能得到更为精确的结果．     

分子沉积膜纳米压痕过程的分子动力学模拟

在利用联合原子模型并考虑静电力作用的基础上，采用分子动力学模拟方法研究了金探针作用下分子沉积膜的纳米压痕过程，并对其纳米力学行为进行了理论分析．结果表明，分子沉积膜在探针压下过程中出现了明显的接触跳跃现象，探针下面的膜的分子倾角和法向载荷呈现出相同的滞后趋势，这可能是探针和分子沉积膜之间粘着力作用的结果．     

自组装膜纳米压痕的分子动力学模拟

研究了金探针对沉积在金 (111)表面的 CH3 (CH2 ) 1 5S自组装膜的纳米压痕的分子动力学模拟 .结果表明 ,自组装膜在金探针的作用下出现了跳跃接触现象 ,倾角和法向载荷都出现明显的滞后 ,并进一步表明与探针和膜之间的粘着力有关     

α铁晶界熵及表面张力的分子动力学模拟

晶界也是一种界面。表面张力是晶界的一个重要的热力学量。本文采用计算机分子动力学模拟(CMD)方法计算 α-Fe,∑=9 的晶界在不同温度和压力下的表面张力,结果与实验值的比较是满意的。发现熵对晶界的表面张力的贡献是很小的,通常可以忽略不计。     

MULTIAXIAL BEHAVIOR OF NANOPOROUS SINGLE CRYSTAL COPPER： A MOLECULAR DYNAMICS STUDY

The stress-strain behavior and copper are studied by the molecular dynamics incipient yield surface of nanoporous single crystal （MD） method. The problem is modeled by a periodic unit cell subject to multi-axial loading. The loading induced defect evolution is explored. The incipient yield surfaces are found to be tension-compression asymmetric. For a given void volume fraction, apparent size effects in the yield surface are predicted： the smaller behaves stronger. The evolution pattern of defects （i.e., dislocation and stacking faults） is insensitive to the model size and void volume fraction. However, it is loading path dependent. Squared prismatic dislocation loops dominate the incipient yielding under hydrostatic tension while stacking-faults are the primary defects for hydrostatic compression and uniaxial tension/compression.     

液体界面现象及表面张力的分子动力学模拟

本文利用分子动力学计算机模拟的方法,研究了氪的固-液、液-气和气-固的界面现象。显示了液体的零级径向分布是有序的,与固体相邻的液体部分有类晶结构,固体表面出现了气体吸附层。表面张力计算结果与实验值很好的吻合,证明Lennead-Jones势对球形原子的相互作用作了很好的描述,在表面张力计算中可以忽略去截断效应。     

THE UNIQUE PROPERTIES OF THE SOLID-LIKE CONFINED LIQUID FILMS:A LARGE SCALE MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION APPROACH

The properties of the confined liquid are dramatically different from those of the bulk state, which were reviewed in the present work. We performed large-scale molecular dynamics simulations and full-atom nonequilibrium molecular dynamics simulations to investigate the shear response of the confined simple liquid as well as the n-hexadecane ultrathin films. The shear viscosity of the confined simple liquid increases with the decrease of the film thickness. Apart from the well-known ordered structure, the confined n-hexadecane exhibited a transition from 7 layers to 6 in our simulations while undergoing an increasing shear velocity. Various slip regimes of the confined n-hexadecane were obtained. Viscosity coefficients of individual layers were examined and the results revealed that the local viscosity coefficient varies with the distance from the wall. The individual n-hexadecane layers showed the shear-thinning behaviors which can be correlated with the occurrence of the slip. This study aimed at elucidating the detailed shear response of the confined liquid and may be used in the design and application of micro- and nano-devices.     

分子动力学模拟的主要技术

综述了分子动力学模拟技术的发展，介绍了分子动力学的基本 原理、有关的有限差分技术、势函数的发展、初始条件和边界条件的 选取、平衡态系综及其调控、感兴趣量的提取、分子动力学的特别用 途以及与其他计算方法的结合. 最后还指出了分子动力学模拟方法本 身进一步研究的方向.     

温度和加载速率影响位错发射的分子动力学模拟

以Ａ１作为研究对象，采用ＥＡＭ势进行分子动力学模拟，在Ⅰ型和Ⅱ型加载条件下，研究了温度和取向对发射位错的临界应力强度因子的影响，模拟结果表明，裂尖发射位错的监介应力强度因子随温度升高指数规律降低，但却随加载速率的增大而升高。     

用分子动力学方法模拟零温下铜及其掺银或铋的晶界结构

本文采用五参数对势和固定体积的假定,应用分子动力学方法模拟了零温下纯Cu、Cu-Ag和Cu-Bi合金的晶界弛豫结构,计算结果表明,在上述情况下,原子分布在平行晶界面的两个方向是周期性的,在垂直晶界面的方向是镜面对称的。两种合金弛豫结构与纯铜的结构差别不大,铋原子周围的铜原子离铋原子较近,而银原子周围的铜原子离银原子较远。     

MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF INTERFACIAL DEFECTS WITH MODIFIED POTENTIAL BASED ON THE FIRST-PRINCIPLE

The interfacial molecular structure of materials with different lattice constants is simulated by using the method of molecular dynamics （MD）. Potential of modified analytical embedded atom method （MAEAM） is used for nominterfacial atoms. To simulate the state of interracial atoms, further modifications are applied to the MAEAM potential based on the first- principle simulation results. It is concluded that a small change of potential may greatly influence the interfacial molecular structure. Void and diffusions can be observed in the simulation results. It is also found that the pre-existed dot defects before bonding can decrease the number of interfacial defects greatly, thereby, can increase the strength of the interface.