基于分子动力学的单晶纳米铜力学性能研究

发布时间：2021-05-28 08:45

　　随着信息和材料工程的飞速发展,新一代电子器件不断被研制。其中,微/纳电机系统最具有代表性。单晶铜作为纳米材料结构器件重要的组成材料,它在不同载荷方式下力学性能的强弱直接决定着新型电子器件的使用寿命。因此,本文运用分子动力学方法首先对尺寸为20a?20a?5a的单晶铜纳米板进行内压径向方式加载。其次,对尺寸为20a?20a?20a的单晶铜纳米立方体进行三轴拉伸方式加载。最后,对尺寸为20a?20a?60a的单晶铜纳米杆件进行冲击压缩方式加载。并且分别对其力学性能的影响因素进行了展开讨论。本文首先对单晶铜纳米板进行内压径向加载时,分别讨论了径向加载速率、温度和晶向对其力学性能的影响。通过计算得到,增加内压径向加载速率可使单晶铜纳米板的力学性能变小。升温可以导致单晶铜纳米板力学性能减弱。内压径向加载作用下具有不同晶向的单晶铜纳米板力学性能大小关系为:[111]（29）[110]（29）[100]。其次,对单晶铜纳米立方体进行三轴拉伸加载时,分别讨论了孔洞缺陷、三轴拉伸加载速率、温度和晶向对其力学性能的影响。通过计算得到,减小单晶纳米铜立方孔洞缺陷尺寸和比表面积可提高其力学性能。应变率的大小不... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 单晶铜纳米结构材料的应用
    1.3 材料破坏的判定方法
        1.3.1 宏观破坏的判定方法
        1.3.2 微观破坏的判定方法
    1.4 国内外研究现状
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 分子动力学基本原理
    2.1 引言
    2.2 主要步骤和计算流程
    2.3 嵌入原子势(EAM)势函数
    2.4 求解运动方程方法
    2.5 初始条件设置
    2.6 应力的计算方法
    2.7 本章小结
第3章 内压径向加载单晶铜纳米板
    3.1 计算模型的建立
    3.2 径向应变率影响
    3.3 温度影响
    3.4 晶向影响
    3.5 本章小结
第4章 三轴拉伸单晶铜纳米立方
    4.1 计算模型的建立
    4.2 孔洞影响
        4.2.1 孔洞尺寸效应
        4.2.2 相同孔隙率下不同孔洞形状的影响
    4.3 应变率影响
    4.4 温度影响
    4.5 晶向影响
    4.6 本章小结
第5章 冲击压缩单晶铜纳米杆
    5.1 基本算例
        5.1.1 计算模型的建立与计算
        5.1.2 冲击波压强和冲击波速度计算
    5.2 冲击活塞速率影响
    5.3 冲击方向晶向影响
    5.4 空心缺陷尺寸影响
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Fe-1.24%Cu-0.62%Ni合金拉伸性能的分子动力学模拟[J]. 刘珂,胡丽娟,冯炫凯,张巧凤,高超,董海英,梁婉怡,谢耀平.  材料热处理学报. 2017(10)
[2]孔洞和孪晶界对银纳米线形变行为联合影响的分子动力学模拟（英文）[J]. 汪秀秀,赵健伟,余刚.  物理化学学报. 2017(09)
[3]冲击波加载下单晶铜动态破坏微观过程的分子动力学研究[J]. 雷洁红,谷渝秋.  原子能科学技术. 2016(05)
[4]镁合金MB2在高应力三轴度下的拉伸破坏行为研究[J]. 贾东,莫军,黄西成,胡文军.  实验力学. 2016(01)
[5]Mechanical properties of copper nanocube under three-axial tensile loadings[J]. 杨在林,张国伟,罗刚.  Chinese Physics B. 2015(06)
[6]微纳技术及微纳机电系统(下)[J]. 鲍海飞.  现代物理知识. 2013(06)
[7]微纳技术及微纳机电系统(上)[J]. 鲍海飞.  现代物理知识. 2013(05)
[8]分子动力学模拟的计算及应用[J]. 赵慧霞,马云霞,杨晓峰.  硅谷. 2012(04)
[9]径向压缩对Ni纳米线结构和性质的影响[J]. 张晓艳,周雨青,张海燕.  青岛科技大学学报(自然科学版). 2009(02)
[10]冲击加载下铝中氦泡和孔洞的塑性变形特征研究[J]. 王海燕,祝文军,邓小良,宋振飞,陈向荣.  物理学报. 2009(02)

博士论文
[1]金刚石材料逆向磨损去除加工的研究[D]. 许蓬子.吉林大学 2016
[2]金属铜冲击熔化机制与动力学特性微观模拟研究[D]. 何安民.中国工程物理研究院 2014

硕士论文
[1]基于分子动力学的单晶铜纳米线力学性能研究[D]. 崔利兴.哈尔滨理工大学 2016



本文编号：3207943