在目前的工程材料科學(xué)中,金屬材料的缺陷破壞是一種不可忽略的破壞方式。通過研究微觀納米金屬體系的缺陷,實(shí)現(xiàn)改善金屬納米材料的力學(xué)性質(zhì),從而為制造高性能金屬材料提供新的工藝方法。論文運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)方法,采用EAM勢函數(shù),進(jìn)行了含孔洞單晶納米銅的分子動(dòng)力學(xué)模擬,研究含孔洞單晶納米銅構(gòu)件的力學(xué)性質(zhì)。研究了含孔洞的銅納米板雙軸拉伸載荷下的力學(xué)行為。討論了模型中的孔洞位置、孔洞半徑和孔洞形狀對銅納米板的力學(xué)性能的影響。斷裂的主要原因是剪應(yīng)力與位錯(cuò)之間的相互作用。位錯(cuò)在納米正方形板的角部形成,隨著變形的增加,位錯(cuò)向孔洞中心靠近。孔洞半徑影響納米板的破壞時(shí)間�？锥窗霃皆酱�,剪應(yīng)力越小,模型破壞越早。孔洞位置影響位錯(cuò)分布�？锥次恢迷娇拷吔�,其模型的剪應(yīng)力越大。非對稱加載條件下,對稱位置孔洞表現(xiàn)出不同的力學(xué)性能�？锥词欠菆A形時(shí),在尖端處將出現(xiàn)新的非對稱位錯(cuò)線,導(dǎo)致其力學(xué)性質(zhì)的不同。研究了三軸拉伸下載荷作用含不同尺寸立方孔洞的銅納米立方體的力學(xué)性能。除了孔洞尺寸還考慮了晶向不同造成的影響。在研究[100]晶向納米立方體時(shí),引入了靜水應(yīng)力、真應(yīng)力及對數(shù)應(yīng)變的概念。通過分析,靜水應(yīng)力可以代替模型的三軸應(yīng)力。真應(yīng)力略大于傳統(tǒng)的名義應(yīng)力。隨著孔洞比率的增加,屈服強(qiáng)度降低。另外,從能量、應(yīng)力和變形的角度研究[110]和[111]晶向帶孔洞銅納米立方體的力學(xué)性能。晶向的不同,會導(dǎo)致三軸應(yīng)力的變化。無論哪一個(gè)方向的應(yīng)力,都會隨著孔洞尺寸的增大而減小。對于這兩種晶向的銅納米立方體,孔洞尺寸越大,越容易模型破壞、越規(guī)整。研究了法向拉伸載荷作用下單晶銅納米橢球殼的力學(xué)性能。引入正應(yīng)力和Mises應(yīng)力來描述材料的力學(xué)性能。通過對均勻厚度納米殼、變厚度納米殼和變半徑納米殼的模擬,闡明了厚度對屈服行為和其他力學(xué)性能的影響。研究了納米殼體的勢能、應(yīng)力和變形。納米球殼剖面的位錯(cuò)線會形成一個(gè)八邊形,或者是再外接一個(gè)四邊形。變厚度納米殼會輕微地破壞這種形狀。納米殼的勢能會在一個(gè)穩(wěn)定階段之后增加。納米殼層的厚度對彈性階段有一定的影響,不同厚度的納米殼層具有不同的力學(xué)性能。具有相同厚度不同半徑比的納米殼的位錯(cuò)圖形是被擠壓的八邊形。納米殼的外部形狀影響著加載的方向,影響著曲線的走勢。納米殼球體的結(jié)構(gòu)比橢球體的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。研究了不同加載速率對納米殼體的影響,發(fā)現(xiàn)高速率拉伸下的勢能和Mises應(yīng)力最大。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O614.121;TB383.1
【部分圖文】：

展的二十一世紀(jì)，信息、生物技術(shù)、能源、環(huán)境和先進(jìn)制造小型化、智能化、高集成化、高密度存儲和超高速傳輸提出事裝備和先進(jìn)制造技術(shù)的性能要求越來越高。新材料是社會的最具戰(zhàn)略意義的研究領(lǐng)域之一。納米材料將成為重要的材材料研究領(lǐng)域中重要的研究對象之一，它對未來的經(jīng)濟(jì)和社米金屬材料的性質(zhì)與宏觀金屬材料的性質(zhì)不完全相同，納米的優(yōu)異性能及其應(yīng)用前景，廣泛應(yīng)用于光學(xué)測量、復(fù)合材料材料的尺寸減小到納米尺寸時(shí)，尺度效應(yīng)在研究中顯得尤為模擬數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，金屬納米材料所表現(xiàn)的性質(zhì)不僅與金屬關(guān)，而且與金屬納米材料的加載方式、金屬納米材料的環(huán)境探測方法不易操作且難以在微觀尺度上實(shí)現(xiàn)，因此很難得出年來，1~100nm 范圍內(nèi)的金屬納米材料得到了廣泛的實(shí)驗(yàn)和料與原子和分子結(jié)構(gòu)之間的橋梁。金屬納米粒子與表面之間廣泛關(guān)注[10-14]。

哈爾濱工程大學(xué)博士學(xué)位論文目前微納米技術(shù)提供了炫酷的例子，如壁虎式攀巖手套（圖 1.2），在材料、醫(yī)學(xué)、IT 技術(shù)和其他應(yīng)用方面帶來不可估量的進(jìn)步。并已經(jīng)影響到電子、紡織、生物技術(shù)、醫(yī)藥和清潔能源（圖 1.3）等行業(yè)領(lǐng)域。

哈爾濱工程大學(xué)博士學(xué)位論文目前微納米技術(shù)提供了炫酷的例子，如壁虎式攀巖手套（圖 1.2），在材料、醫(yī)學(xué)IT 技術(shù)和其他應(yīng)用方面帶來不可估量的進(jìn)步。并已經(jīng)影響到電子、紡織、生物技術(shù)、醫(yī)藥和清潔能源（圖 1.3）等行業(yè)領(lǐng)域。圖 1.2 壁虎式攀巖手套Fig. 1.2 Gecko rock climbing gloves
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本文編號：2846269