納米雙晶銅單向拉伸力學行為的分子動力學模擬.pdf

1、雙晶是由單晶向多晶過渡的一種晶體，研究雙晶對于了解多晶的某些力學行為具有指導意義。本文采用三維分子動力學模擬方法，研究了納米雙晶銅在單向拉伸載荷作用下的彈性力學性能，并對拉伸變形過程中應變率、晶體晶向及孔洞對初始彈性模量、屈服應力等力學特性的影響問題進行了深入的討論。 研究表明，彈性模量和屈服極限明顯受應變率的影響，隨著應變率的增大它們整體呈增大的趨勢。應變率對雙晶銅拉伸過程的影響在不同的應變率區(qū)域有所不同，在低應變率區(qū)，彈性模

2、量表現(xiàn)出應變率無關性，在高應變率區(qū)，彈性模量的應變率相關性非常明顯，因此存在一個應變率閾值來控制這兩個應變率區(qū)域的范圍；進一步的研究發(fā)現(xiàn)，隨著試樣尺寸的增大，應變率閾值有逐漸減小的趨勢。 晶向對彈性模量的影響主要表現(xiàn)在：首先，彈性模量對晶界傾角的響應大致關于900 對稱，且根據(jù)響應程度及響應趨勢的不同可將傾角分為三個不同的區(qū)域，并發(fā)現(xiàn)在每個區(qū)域都存在一個轉折傾角來控制響應趨勢。研究還發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高彈性模量的變化幅值越小，隨

3、著試樣尺寸的減小，彈性模量整體呈減小的趨勢且波動性增強。 本文還就不同形式的球形孔洞對雙晶銅彈性力學行為的影響作了詳細的分析和討論。結果發(fā)現(xiàn)，孔洞的存在顯著降低了材料的強度和剛度。對于含對稱孔洞的雙晶銅試樣，隨著孔間距的增大，彈性模量和屈服應力的值也呈增大的趨勢，隨著孔洞半徑的增大，彈性模量和屈服應力迅速減小；對于在晶界上含有孔洞的雙晶銅試樣，孔形狀不同，彈性模量的響應也有所不同，并且孔的尺寸效應也不可忽視，隨著孔半徑的增大，彈