纳米铜周期加载条件下力学性质的分子动力学模拟

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文纳米铜周期加载条件下力学性质的分子动力学模拟硕士研究生：张宇指导教师：杨在林教授学科、专业：力学论文主审人：王超营副教授哈尔滨工程大学2018年03月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文纳米铜周期循环载荷力学性质的分子动力学模拟硕士研究生：张宇指导教师：杨在林教授学位级别：工学硕士学科、专业：力学所在单位：航天与建筑工程学院论文提交日期：2018年01月论文答辩日期：2018年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDe

2、greeofM.EngMoleculardynamicssimulationsofCunanocrystalmodeltowardmechanicalpropertieswithperiodicalcyclicloadingCandidate:ZhangYuSupervisor:ProfYangZailinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicsDateofSubmission:Jan,2018DateofOralExamination:Mar,2018Univ

3、ersity:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论

4、文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要在目前的工程材料科学中，金属材

5、料的周期疲劳破坏是主要破坏方式，而金属材料的微观纳米研究很有可能在金属疲劳破坏领域取得较大进展并进一步通过纳米材料的研究改善金属材料的力学性质，并有可能为高性能工程金属材料提供新思路。本论文采用分析型EAM嵌入势函数和速度控温法控温方法，通过分子动力学方法模拟，研究了单晶，孪晶纳米铜在周期性载荷条件下所表现的力学性质。单晶纳米铜在单轴周期性拉伸加载条件下，沿z轴方向，三种不同晶向等速率下进行分子动力学模拟计算实验，旨在从微观层面研究在周期性拉伸加载与非周期性拉伸加载下，单晶纳米铜的拉伸应力以及其他力学性能的展现。在模拟计算后，我们比较了在周期性加

6、载下与非周期加载下体现出的不同的力学现象以及各自展现的特性，并对不同周期等速率加载条件下的计算结果进行分析和研究发现，单晶纳米铜在不同周期加载条件下展现出的最大屈服应力不相同，其各自的半周期步数将影响其疲劳应力峰值以及后续破坏应力值，换言之，当单晶纳米铜材料在周期性加载条件下加载时，其力学特性并非同等速率非周期加载下一样稳定。而后进行了孪晶纳米铜在相同的非周期加载条件下的模拟计算，并与单晶纳米铜在周期条件下所展现的力学特性和响应以及屈服表现方式进行比较，从而得出单晶和孪晶纳米铜在周期条件下抵抗周期破坏的能力。虽然孪晶纳米铜在周期条件下抗拉伸屈服能

7、力较单晶纳米铜要差，然而在周期拉伸载荷条件下所表现出来的抗周期拉伸破坏的能力要优于单晶纳米铜，在周期拉伸载荷加在过程中，孪晶纳米铜并未出现在即将达到屈服阶段时最大应力点下降，在未进入屈服阶段时的每个1/2周期长的“拉伸停止”阶段中，孪晶纳米铜表现出很好的稳定性，而并没有像单晶纳米铜材料一样在停滞阶段出现不可恢复的应力最大值降低，故孪晶纳米铜较单晶纳米铜来说具有更好的抗微观周期载荷破坏的能力。关键词：周期加载；微观疲劳；纳米铜；分子模拟；微观力学AbstractCyclefatigue,asthemainlydestroyingstyleincur

8、rentmetalmaterialforengineering,canbelucubratedbymeansofnano-scaleex