有孔纳米单晶铜薄膜拉伸断裂特性的分子动力学模拟

运用分子动力学方法模拟有孔纳米单晶铜薄膜的拉伸断裂过程.通过施加拉伸应变驱动原子运动和小孔变形,展示有孔纳米单晶铜薄膜随应变增加的原子位形直观分布;超过弹性极限后,位错发生于小孔的应力集中处.计算所得原子平均能量随变形的增长趋势,结果表明,有孔纳米单晶铜薄膜的变形机制可以显著地分为三个阶段,弹性延伸、塑性滑移、沿位错线开裂.     

单晶铜薄膜纳米压痕过程的分子动力学模拟

使用三维分子动力学方法模拟了单晶铜薄膜的纳米压痕过程,研究了压头半径对纳米压痕过程的影响;采用Morse势函数计算试样原子与压头原子之间、试样原子之间的相互作用关系.结果表明:单晶铜薄膜纳米压痕的力学机理是非晶态产生的变形;纳米压痕过程具有尺寸效应,压头大小对单晶铜薄膜纳米压痕的分子动力学模拟结果有显著的影响.     

纳米尺度单晶铜材料表面切削特性分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究单晶铜材料表面纳米切削特性。通过对单晶铜纳米切削过程进行分子动力学建模、计算与分析,研究了不同切削速度及切削厚度对单晶铜材料表面纳米切削过程中微观接触区域原子状态和切削力变化的影响规律。研究结果发现：在单晶铜表面纳米切削过程中,切削速度越高,切屑堆积体积越大,切屑里原子的排列越紧密,位错缺陷分布区域越大;在同种切削速度下,切削厚度越大,在刀具前方堆积的切屑体积越大,位错缺陷越多。不同切削速度及切削厚度下,切削力曲线均在切削初期呈上升趋势,达到稳定切削状态后围绕稳定值进行波动,但在切削初期,切削速度及切削厚度越大,切削力上升幅度越大;达到稳定切削状态后,切削速度、切削厚度越大,切削力越大。     

单晶铜纳米机械加工的分子动力学模拟与实验的间接对比

以单晶铜微探针纳米刻划加工为例,提出了一种分子动力学模拟与实验的间接对比方法,依次开展了工件材料的弹性常量的定量对比、工件材料机械性能的纳米压痕测量的定量对比、已加工表面形貌的定性对比。单晶铜工件压缩、剪切、拉伸和纳米压痕的分子动力学模拟显示,分子动力学模拟体系的弹性模量与实验测得值相同,压痕后工件表面材料堆积的对称特性与实验结果相符。研究结果表明,所使用的嵌入原子势能函数可以精确地描述单晶铜工件中铜原子之间的相互作用,纳米机械加工的分子动力学模拟具有较高的精度,并且可以很好地预测纳米机械加工的实验结果。     

单晶铝纳米切削过程分子动力学模拟技术研究

运用分子动力学模拟技术建立单晶纳米切削模型,对纳米切削过程进行模拟,从分子间作用力和位错的角度对切屑形成过程和纳米加工表面的形成机理进行分析,并对切削刃刃口半径的大小和刀具磨损对已加工表面质量的影响进行研究。     

单晶铜纳米切削机理分析

为了进一步深入研究纳米切割的机理,并拓展纳米切削的应用,有必要对单晶铜纳米切削机理展开详细的分析与研究。利用分子动力学的仿真软件,建立了单晶铜的纳米切削仿真模型,仿真研究不同厚度和不同切削速度下的纳米切割过程。研究结果表明：单晶铜纳米切削过程实质为原子的剪切和挤压,随着切削厚度和切削速度的不断增加,切削力也增大。其中,切削厚度对切削力的影响更为直接。研究成果为下一步纳米切削的深入研究提供了参考依据。     

基于AFM的单晶铜薄膜压痕的分子动力学模拟

使用三维分子动力学方法对基于AFM的单晶铜薄膜压痕过程进行了研究。采用对势Morse势计算试件原子之间,试件原子和压头原子之间的相互作用。模拟了不同压入深度的压痕过程,分析了压入深度对压头应力、系统势能变化的影响。结果显示单晶铜薄膜的纳米压痕的力学机理是非晶态产生的变形。当压入深度增加时,系统势能变化增大,压头应力变化增大,体现出强烈的尺寸效应。     

基于单晶铜的纳米压痕的机理分析

为了进一步深入研究纳米压痕的机理,提高纳米压痕的测量精度和应用范围,对单晶铜纳米压痕的机理展开详细分析与研究。从纳米压痕的理论方法入手,建立单晶铜的分子动力学模型,利用该模型对压力和势能进行仿真分析,并得到相应的曲线。在单晶铜的纳米压痕过程中,压力先增加后下降,其中,曲线的波动主要受表面粗糙度、表面化学反应膜、表面力、表面加工硬化等因素的影响;原子势能一直上升,最后趋于稳定,推断出纳米压痕没有出现位错的现象。最后,对纳米压痕的局限性进行总结,并针对不同的问题,提出行之有效的措施,为纳米压痕的精度提高奠定良好的基础。     

基于AFM的单晶铜薄膜压痕的分子动力学研究

为了研究基于ArM的单晶铜薄膜压痕过程,建立了单晶铜薄膜纳米压痕过程的三维分子动力学模型.采用对势Morse势计算试件原子之间,试件原子和压头原子之间的相互作用.模拟了不同压入深度(0、0.361、0.722、1.083 nm)的压痕过程,分析了压入深度对压头应力、系统势能变化的影响.结果显示,单晶铜薄膜的纳米压痕的力学机理足非晶态产生的变形.当压人深度增加时,系统势能变化增大(最大的压入深度对应的系统势能变化为-83 900～ -83 400 eV),压头受力变化增大(最大压力深度对应的受力为-0.3～70 nN),体现出强烈的尺寸效应.     

纳米切削多晶铜的分子动力学仿真研究

采用Voronoi方法建立了多晶铜切削模型,基于分子动力学方法实现了多晶铜纳米切削加工的二维分子动力学仿真。分别选用EAM势函数和Morse势函数来计算工件原子间以及工件原子和刀具原子间的相互作用。对切削过程和切削力的变化进行了分析,发现晶界会阻止位错向晶粒内部传播,在已加工区域表面,前一晶粒中的原子会随刀具运动到下一晶粒中形成晶界,切削过程中切削力随时间波动剧烈,并在晶界处会出现瞬时的峰值。     

单晶铝微构件拉伸过程的分子动力学仿真研究

建立了单晶铝微构件拉伸过程的分子动力学仿真模型，利用Morse势函数对微构件的拉伸过程进行了仿真计算。从能量演化的角度解释了拉伸过程仿真在平衡阶段、裂纹产生和断裂阶段的若干力学现象。计算得到单晶铝微构件的断裂强度为22．1GPa。用Griffih断裂理论解释了微构件的断裂机理以及高强度产生的原因。     

单悬臂门式起重机主梁上拱的设计计算

应用材料力学理论计算出单悬臂门机主梁的自重挠度,最后算出合适的设计数值。     

晶体铜微探针纳米刻划的分子动力学建模

分别从分子动力学基本原理、晶体铜原子结构建模和晶体缺陷分析三方面开展了晶体铜微探针纳米刻划的三维分子动力学建模研究。研究结果表明:在合理地选择分子动力学模拟参数的基础上,基于晶体结构、重位点阵和维诺图分别建立单晶铜、双晶铜和纳米晶体铜的原子结构模型,并结合先进的晶体缺陷分析技术,可为系统开展晶体铜微探针纳米刻划的分子动力学模拟提供技术保障。     

旋转运动柔性悬臂梁的动力特性及振动主动控制研究

摘　要:对旋转运动下柔性悬臂梁的动力特性和振动主动控制进行了研究。研究中考虑了 2种动力学模型:零次近似模型和一次近似模型。重点通过算例揭示 2种模型之间的巨大差异以及最优控制方法的有效性。算例结果表明,无控制时,零次近似模型只适用于较小旋转角速度时的情况;对于施加控制的情况,该模型的适用范围可放宽许多。一次近似模型不但能适用于较小角速度的情况,而且能够适用于较大角速度时的情况,且适用于无控制或有控制时的情况。最优控制方法能够使非惯性系下柔性梁的振动得到完全镇定。     

基于分子动力学的单晶硅压痕过程计算机仿真研究

对单晶Si的压痕过程进行了分子动力学模拟.采用Morse势函数描述原子间的相互作用,以牛顿方程建立力学运动方程,使用改进后的Verlet算法解原子运动轨迹,通过对MD仿真结果的分析研究,将压痕过程分为三个特征阶段,即初期弹性变形阶段、中期塑性变形阶段及非晶层形成阶段.并从原子角度分析了压痕过程中原子间势能、磨削力的变化、应力状态、磨削温度等特征,解释了微观材料的去除和表面形成机理.     

复合L形宽频压电悬臂梁的建模与仿真

为提高单频压电悬臂梁的振动能量采集转换效率,提出一种复合L形压电悬臂梁的宽频拓展技术,通过在单频压电悬臂梁水平结构中增加一个辅助垂直悬臂梁,组成L形压电悬臂梁,通过控制L形压电悬臂梁的结构和材料参数使悬臂梁的2阶模态频率为1阶模态频率的2倍,将1阶、2阶模态频率串联起来形成一个宽频的谐振带。利用拉格朗日方程和模态假设法建立了L形压电悬臂梁的频率方程和振动方程,通过数值仿真分析了L形压电悬臂梁结构和材料参数对其频率特性和振动特性的影响,并确定了系统的最佳结构和材料参数,实例验证了悬臂梁宽频拓展方法的正确性。     

基于分子动力学的单晶硅纳米压痕过程分析

基于分子动力学角度,本文主要分析了单晶硅的纳米压痕过程,并尝试解释其瞬间原子位置、作用力变化以及其压痕过程等原理。经过笔者试验发现:磨粒的不断压入,会使单晶硅的硅晶格发生变成,且磨粒产生的能量会以应变能的形式存储在晶格之中。同时,随着硅原子势能增加到一定数值时,硅原子键就会以断裂形式变成非晶层堆积在磨粒下方。当磨粒离开单晶硅时,非晶层开始重构,释放能量,达到新的平衡状态。     

动质量对悬臂梁振动抑制的数值分析和实验研究

在简谐激励下,实验研究端部动质量对悬臂梁共振响应的抑制能力,发现抑振效果与质量位置和质量比有直接关系,动质量和梁的高频碰撞振动现象。提出包含碰撞效应的数学模型,用振型叠加法,将耦合的非线性偏微分方程变为时变非线性微分方程。计算无量纲梁端部位移和碰撞力。结果显示,提出的模型基本上描述了系统的动态特性,在一定程度上理论和实验结果是一致的。