納米雙晶銅單向拉伸力學(xué)行為的分子動力學(xué)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(xué)行為具有指導(dǎo)意義。本文采用三維分子動力學(xué)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(xué)性能，并對拉伸變形過程中應(yīng)變率、晶體晶向及孔洞對初始彈性模量、屈服應(yīng)力等力學(xué)特性的影響問題進(jìn)行了深入的討論。 研究表明，彈性模量和屈服極限明顯受應(yīng)變率的影響，隨著應(yīng)變率的增大它們整體呈增大的趨勢。應(yīng)變率對雙晶銅拉伸過程的影響在不同的應(yīng)變率區(qū)域有所不同，在低應(yīng)變率區(qū)，彈性模

2、量表現(xiàn)出應(yīng)變率無關(guān)性，在高應(yīng)變率區(qū)，彈性模量的應(yīng)變率相關(guān)性非常明顯，因此存在一個應(yīng)變率閾值來控制這兩個應(yīng)變率區(qū)域的范圍；進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，隨著試樣尺寸的增大，應(yīng)變率閾值有逐漸減小的趨勢。 晶向?qū)椥阅Ａ康挠绊懼饕憩F(xiàn)在：首先，彈性模量對晶界傾角的響應(yīng)大致關(guān)于900 對稱，且根據(jù)響應(yīng)程度及響應(yīng)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(zhuǎn)折傾角來控制響應(yīng)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(qiáng)。 本文還就不同形式的球形孔洞對雙晶銅彈性力學(xué)行為的影響作了詳細(xì)的分析和討論。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，孔洞的存在顯著降低了材料的強(qiáng)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(yīng)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(yīng)力迅速減??；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(yīng)也有所不同，并且孔的尺寸效應(yīng)也不可忽視，隨著孔半徑的增大，彈