纳米多孔铜力学行为的分子动力学模拟研究

发布时间：2021-04-29 21:35

　　通过去合金法制备的纳米多孔金属内部呈现三维双连续结构,具有极高的孔隙率和超高的比表面积。由于在纳米尺度下不可忽视的表面应力和表面效应,这种独特的结构也为材料带来了特殊的力学性能。利用相场法建立了纳米多孔铜的三维结构模型,与真实的纳米多孔金属材料的内部结构十分相近。首先模拟了拉伸和压缩下纳米多孔铜的力学行为,讨论表面效应和尺寸效应对纳米多孔铜内位错和相变的影响,以及它们对变形和破坏机制的影响。结果表明应力应变关系的拉伸和压缩不对称性会产生,是由于在拉伸时随着应变增加结构内部孔隙空间不断加大,韧带断裂失效;而在压缩时随着应变增加内部孔隙逐步消失,韧带发生大变形产生表面扩散最终连为一个整体。其次,对不同韧带尺寸的纳米多孔铜进行拉伸和压缩,发现受表面效应的影响,纳米多孔铜内部的相变原子随着韧带尺寸的增加而不断减少;并且在小韧带尺寸时相变原子数量随应变的变化较小,而当韧带尺寸增加后,随应变的增加材料内的相变原子比例呈不断增加而后维持稳定的趋势。分析了纳米多孔铜拉伸卸载和压缩卸载过程,探究纳米多孔铜不同于金属铜的卸载规律以及其机制。最后,研究不同环境下纳米多孔铜在单轴拉伸的力学响应,分析环境温度以... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究进展
    1.3 本文研究内容
2 分子动力学模拟
    2.1 分子动力学基本原理
        2.1.1 运动方程求解
    2.2 势函数
        2.2.1 对势
        2.2.2 嵌入原子势
    2.3 系统控制的实现
        2.3.1 温度控制
        2.3.2 边界条件
    2.4 相场法建立几何模型
    2.5 本章小节
3 表面效应对纳米多孔铜微观结构的影响
    3.1 表面效应对材料相变的影响
        3.1.1 模拟过程
        3.1.2 应力应变关系
        3.1.3 韧带微观结构变形机制
        3.1.4 表面效应对材料相变的影响
    3.2 纳米多孔金属铜拉伸和压缩的卸载
        3.2.1 应力应变关系
        3.2.2 韧带结构变化
    3.3 本章小结
4 环境因素对纳米多孔铜的影响
    4.1 温度对纳米多孔铜的影响
        4.1.1 应力应变关系
        4.1.2 温度对韧带变形的影响
    4.2 应变率对纳米多孔铜拉伸的影响
    4.3 本章小节
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米多孔金属:一种新型能源纳米材料[J]. 丁轶.  山东大学学报(理学版). 2011(10)



本文编号：3168210