微型机械力学行为的分子动力学模拟研究进展

介绍了国外分子动力学模拟在微型机械力学行为分析中的研究进展;阐述了分子动力学模拟的基本方程、分子动力学的算法以及应用于微型机械力学行为分析中的势函数等.最后介绍了几个在微型机械力学行为分析中应用分子动力学模拟的例子.     

微构件分子动力学集成仿真系统的研究

采用VC++集成环境和OpenGL技术开发了面向微构件特性评价的分子动力学模拟软件系统(MDIS).MDIS模拟系统可以实现微构件的纳米切削加工和微拉伸等参数化分子动力学仿真,同时可以实现特殊微构件-单壁碳纳米管的力学特性评价.软件利用了模块化设计思想,界面友好,易于操作,集成度高,适合微构件综合分子动力学分析.采用MDIS系统对金刚石刀具切削单晶铜材料以及单壁碳纳米管与单晶硅材料相互作用的分子动力学模拟进行了仿真模拟研究.     

微型机械力学行为的分子动力学模拟研究进展

介绍了国外分子动力学模拟在微型机械力学行为分析中的研究进展；阐述了分子动力学模拟的基本方程，分子动力学的算法以及应用于微型机械力学徒为分析中的势函数等。最后介绍了几个在微型机械力学行为分析中的应用动力学模拟的例子。     

小分子气体在液压油中扩散行为的分子动力学研究

为了从微观层次上揭示气体小分子在液压系统中的扩散机理,对小分子在液压油中的扩散溶解行为进行了分子动力学模拟。采用分子动力学模拟软件,模拟了不同温度下气体小分子在液压油中的扩散。结果表明,温度越高,扩散系数越大,且与文献报道的实验数据吻合较好,说明分子动力学模拟是研究小分子在液压油中扩散行为的有效方法。     

分子动力学在单点金刚石超精密车削机理研究中的应用

介绍了分子动力学模拟的基本原理和算法 ,综述了国外应用分子动力学研究单点金刚石超精密车削机理的进展情况 ,并提出了该领域今后的研究方向     

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。     

CUDA架构下分子动力学模拟的高速实现

统一计算设备架构（CUDA）的提出和图形处理器（GPU）的并行处理能力和数据传输能力,使得基于CUDA架构的GPU高性能计算迅速成为一个研究热点。针对含有大规模分子动力学模拟效率低下问题,提出了一种CUDA架构下分子动力学模拟的新方法,给出了分子动力学模拟的CUDA算法流程,并利用CUDAC实现了并行算法。实验结果表明,与CPU处理速度相比,GPU可以提高速度200倍左右。     

原子尺度下粘滑的研究

界面间的摩擦是一个古老的物理化学问题,从实践上来说也是一个重要的问题.最近,新实验工具的发展,人们可以在纳米尺度下更详细地研究摩擦,导致微观摩擦研究蓬勃的发展.在纳米尺度下的分子系统中观察到了许多引人入胜的动力学特征,比如粘滑运动,在临界速度之上时,力的振荡以及跃迁滑移是间歇性粘滑的特征.为了研究原子尺度下粘滑运动的起源,利用分子动力学模拟的方式在一个简单模型下对其进行研究.在模拟过程中,研究了滑块的摩擦力、速度以及压力,我们发现预测结果和分子动力学模拟结果相当吻合.     

CGMD运算方法在纳米压痕上的应用

分子动力学是用来描述原子尺度行为的一种重要方法,但是如果尺度上升到巨宽尺度,分子动力学所需要的计算量非常庞大,其运算时间也需要很长。针对上述问题,研究了将CGMD运算方法运用到纳米压痕上,并将得到的结果与分子动力学进行比较,结果表明,CGMD与分子动力学这2种运算方法在纳米压痕的变形机制与物理行为是很接近的,但由CGMD模拟得到的载荷-位移曲线所估算的薄膜基板材料性质略高于分子动力学的模拟结果。     

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。