固體材料剪切松弛時(shí)內(nèi)部原子的變化研究.pdf

1、一般而言，人們用松弛一詞表示固體的一種與時(shí)間相關(guān)的力學(xué)行為。但本文研究的是固體材料因?yàn)槭茌d內(nèi)部原子發(fā)生的額外的空間位移，從而導(dǎo)致名義模量減少的松弛現(xiàn)象，這種松弛一般在材料受剪時(shí)發(fā)生。
　　在研究固體的微觀變形時(shí)，往往采用Cauchy-Born準(zhǔn)則，即微觀尺度上的變形梯度遵循該處的宏觀變形梯度的準(zhǔn)則。該準(zhǔn)則應(yīng)用廣泛，但有其局限性，不適用于原胞中含多個(gè)原子的情況。本文的剪切松弛問(wèn)題就旨在研究剪切載荷下材料內(nèi)部原子的運(yùn)動(dòng)變化。根據(jù)能量最

2、小化原理，這些原子受載后會(huì)自發(fā)尋找新的平衡位置，使得系統(tǒng)能量最低。這會(huì)導(dǎo)致宏觀上應(yīng)變保持不變，但相關(guān)應(yīng)力水平降低，從而導(dǎo)致剪切模量的降低。因?yàn)樗沙谑遣牧现袑?shí)際發(fā)生的情況，因此進(jìn)行原子模擬時(shí)必須考慮到這一松弛現(xiàn)象。
　　論文先從理論上探討了松弛彈性模量與晶格中的力常數(shù)矩陣和vir ia l應(yīng)力對(duì)原子位移的導(dǎo)數(shù)之間的關(guān)系，后兩者是晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的物理量，反映了一種普適的規(guī)律。并以硅晶體為例，用原子模擬手段詳細(xì)研究了其內(nèi)部原子剪切松弛位移