六角结构金属α—Ti中的小角晶界

本文报道了六角结构金属α-Ti中小角晶界的透射电子显微镜观察结果。除倾侧间界外,还在基面、柱面上观察到扭转晶界。在柱面上的位错网络中还观察到c型位错,但尚未观察到c型位错的运动,这可能与c型位错有较高的Peierls应力有关。 关键词：     

扩散系数的分子动力学模拟

本文选用平衡分子动力学模拟方法,应用不同的势能模型对强极性分子水的扩散系数进行了模拟计算．结果表明,用分子动力学模拟方法计算水的扩散系数时,模拟结果对模型的选取极为敏感。在目前应用较为广泛的几种模型中以 SPCE模型较为适用,所得的扩散系数与实验值较为接近。     

水导热系数的分子动力学模拟

本文选用平衡分子动力学模拟方法,应用不同的势能模型对强极性分子水的导热系数进行了模拟计算.结果表明,用分子动力学模拟方法计算水的导热系数时,模拟结果对模型的选取极为敏感.在目前应用较为广泛的几种模型中以TIP4P模型较为适用,所得的导热系数与实验值较为接近.     

THE INFLUENCE OF GRAIN SIZE AND TEMPERATURE ON THE MECHANICAL DEFORMATION OF NANOCRYSTALLINE MATERIALS: MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION

Nanocrystalline (nc) materials are characterized by a typical grain size of 1-100nm. The uniaxial tensile deformation of computer-generated nc samples, with several average grain sizes ranging from 5.38 to 1.79nm, is simulated by using molecular dynamics with the Finnis-Sinclair potential. The influence of grain size and temperature on the mechanical deformation is studied in this paper. The simulated nc samples show a reverse Hall-Petch effect. Grain boundary sliding and motion, as well as grain rotation are mainly responsible for the plastic deformation. At low temperatures, partial dislocation activities play a minor role during the deformation. This role begins to occur at the strain of 5%, and is progressively remarkable with increasing average grain size. However, at elevated temperatures no dislocation activity is detected, and the diffusion of grain boundaries may come into play.     

简单流体迁移性质分子动力学模拟研究

通过平衡分子动力学方法和Lennard-Jones势能模型,本文对简单流体氖、氩、氪和氙的迁移性质进行了模拟研究,得到了其随温度变化的关系图.并将模拟结果与NIST推荐的数据进行了比较,除氖以及氙高温度区外,得到的黏度和导热系数的相对偏差皆在±15%之内.同时分析了几种影响简单流体迁移性质分子动力学模拟结果的主要因素.     

多形性相变的分子动力学模拟

 本文利用分子动力学方法研究了KCl晶体在ρ＝ρ₀时的温度相变。面心立方（fcc）和体心立方（bcc）两种结构的径向分布函数随温度的变化的情况说明，在高压下，发生着bcc结构相fcc结构的转变，bcc结构是不稳定的。为了选取合理的势参数，利用了分子动力学程序在T＝0时的性质，计算了NaCl和KCl晶体的零温状态方程，研究了它们在压力作用下发生的多形性相变。计算表明，NaCl和KCl晶体将分别于18.8 GPa和5.9 GPa发生从fcc到bcc的多形性相变，这些值相当接近实验结果。着说明本文选用的势参数势有一定精度的。     

多核环境下的分子动力学模拟

本文在多核环境下,使用OpenMP实现了经典分子动力学模拟程序的并行;同时对分子动力学模拟进行了两项主要的优化:分子排序及运用SIMD指令运算.在4核下获得了4.13倍的计算性能提升,将经典分子动力学模拟的模拟规模提高至4000分子×10~7模拟总步数.     

纤维素热解过程的分子动力学模拟

本文利用 PM3 方法对生物质主要组分纤维素进行了结构优化并得到了一系列的结构参数.对不同力场下,聚合度为 9 的纤维素单链热分解进行了分子动力学方法模拟研究,得到不同力场下的模拟过程中参数.通过与相关生物质热解实验结果对比,利用 Amber 力场模拟得到的结果与实验值吻合较好.基于 Amber 力场并结合量子力学对纤维素单元热解过程进行了研究,模拟得到纤维素单元分子链在加热过程中的主要分解温度范围、断键顺序以及一次热解的基团,并对一次产物进行了分析.     

纳米尺度圆柱绕流现象的分子动力学模拟研究

本文采用分子动力学模拟方法,利用Lennard-Jones(L-J)势能模型,模拟了Re为28时Ar流体流过Pt纳米圆柱的绕流现象.采用小步长时均值作为涡的瞬时值的方法,在纳米尺度、纳秒量级下得到了涡的周期性产生、组合、发展和脱落现象;在大步长时均条件下,得到了稳定的对称涡,表现出了绕流现象在不同时间范围内的不同特征.绕流过程还体现了流体的密度变化,圆柱上游密度大于下游密度、对称的两侧离轴线越远密度越大.结果表明,分子动力学模拟方法可以有效地细节刻画圆柱绕流现象.     

分形理论在分子动力学模拟中的应用

本文基于分形理论提出了一个假说,认为实际流体分子的无规运动可以用分数布朗函数作为概率密度函数来描写,而其分数维数可根据分子运动的图像确定。本文以流体Ar作为对象进行了分子动力学模拟,根据分子动力学模拟的结果提取了运动的分数维数,构造了描述分子无规运动的分数布朗函数,并对所提出的假说进行了验证。     

微纳气体流动中动量协调系数的分子动力学模拟

协调系数反映气体与壁面动量和能量交换规律,获得准确的协调系数以及明晰影响协调系数的因素十分重要.使用分子动力学方法提出了一种协调系数的统计方法,在等温泊肃叶流动中,探讨了不同温度及流速下切向和法向动量协调系数的变化规律.结果表明,切向动量协调系数对温度敏感,随着温度的上升其值逐渐减小并趋向于稳定,而流速不同时变化不大;法向动量协调系数受温度和流速影响很小,在等温流动中趋向于1.     

爆发沸腾形核分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了液氮和水爆发沸腾中均相形核能量转换过程,通过计算系统势能变化分析了热流量和高能分子团尺寸对形核过程能量转换的影响,并分析了水和液氮爆发沸腾形核区别.结果表明,热流量与高能分子团半径的增加都会使系统中的势能转化增加.在模拟后期,水的势能转化趋于平稳,液氮势能转化逐渐升高,这与液氮与水分子之间的相互作用有关.     

分子动力学模拟粒子在表面上的俘获过程

采用分子动力学方法研究了粒子在金属衬底上的俘获过程。发现粒子垂直入射时,俘获概率随入射能量的增加而减小,而45°入射时,俘获概率表现出非单调行为,这些结果与实验观察相一致。同时还研究了俘获概率对入射角的依赖。     

电场作用下过冷水形核的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法研究了过冷水的结构和形核过程随电场强度变化的情况。对系统微观结构的分析显示在电场强度为0～10~(10)V/m范围内,处于200K的过冷水在5 ns时间内不足以发生形核,只有当电场强度增加到10~(11) V/m或者温度降低到100K时系统才能在5 ns内发生形核。模拟结果表明电场强度的改变对系统中水分子团簇的微观结构有明显影响,电场强度的增加能促进系统的短程有序性。     

Cu团簇在Cu表面沉积效果影响因素的分子动力学模拟

本文采用分子动力学模拟的方法研究了影响喷涂粒子沉积效果的因素.团簇的入射速度对团簇与基体之间的结合强度影响较大,入射速度越大,结合强度越大,而且较大的入射团簇在基体上沉积后可较快地得到与基体晶格结构相近的沉积层;团簇或基体的温度的升高可以提高团簇与基体之间的结合强度,但效果并不显著,但较高温度的团簇或基体在一定程度上可以提高结合效果;团簇的大小对团簇与基体之间的结合强度影响较大,团簇较大,结合强度也较大.     

硅纳米薄膜法向热导率的进一步分析

应用非平衡分子动力学方法进一步研究了平均温度为300K、厚度为2.715nm-43.44nm的单晶硅薄膜的法向热导率,模拟结果表明,薄膜热导率低于同温度下单晶硅的实验值,存在显著的尺寸效应,当膜厚度在20nm以下时,法向热导率随尺度减小而线性减小,当膜厚度大于20nm时法向热导率随尺度呈现二阶多项式变化。法向热导率的变化规律与面向热导率的变化规律类似,表明薄膜厚度和表面晶格结构对声子传热影响的复杂性。     

分子动力学模拟铜薄膜的热导率

采用分子动力学(MD)方法模拟铜薄膜的热导率,给出了厚度在100~400nm、温度在100~600K范围内铜薄膜热导率对尺寸及温度的依赖关系.     

高密度氦状态方程的分子动力学模拟研究

 用分子动力学模拟和与固氦实验等温线比较的方法,确定了高密度氦指数6势函数中劲度系数α的优选值为12.7。然后我们用这个新的α值计算了fcc固氦的状态方程及其径向分布函数,发现当把ρ限定为1.60 g/cm³时,其径向分布函数的第二个峰将在2 000 K到3 040 K区间消失,表明此时固氦的长程有序性降低,或者说发生了固-液相变过程。     

分数布朗函数在分子动力学模拟中的应用

本文基于分子动力学模拟的结果,采用分形理论方法提取分维数作为特征数,构成分数布朗运动的位移增量、 速度和速率的概率密度函数来描写微粒的运动。同时,与分子动力学模拟直接统计结果比较,二者吻合较好。