表面效应对纳米铜杆拉伸性能影响的原子模拟

采用ＥＡＭ势对纳米铜杆的拉伸力学性能进行零温分子动力学模拟，研究了表面效应对原子能量、截面应力分布的影响．模拟结果表明，表面原子弛豫降低了纳米杆初始阶段的拉伸弹性模量，表面效应明显影响截面应力的发展与分布．

纳米铜杆拉伸变形的分子动力学模拟和有限变形表征

用分子动力学方法模拟纳米铜杆的拉伸过程 ,用有限变形列式表征纳米杆单向拉伸屈服前的应力和应变 .结果表明 :铜单晶纳米杆屈服前的最大弹性应变约为0 .1 1 ;用有限变形应力、应变表征变形过程和材料性质与通常名义应力、应变表征相比有明显不同 ;纳米杆泊松比随应变增加而减弱 ,并从物理上解释了这一现象的原因 .

弹性波在纳米单晶铜杆中的传播

采用预弛豫和对试件一个端部进行速度加载(另一端固定)的方法在分子动力学模拟中实现了纳米杆真实的动态单向加载过程,并提出了与宏观一致的应变率定义;对长脉冲和短脉冲在纳米铜杆中的传播过程进行了分子动力学模拟,同时也对短脉冲在纳米铜杆中的传播进行了连续介质力学三维有限元模拟.长脉冲的模拟结果表明,纳米铜杆的弹性模量会随着试件截面的增大而增大.短脉冲的模拟结果显示,分子动力学模拟结果相当于在连续介质力学三维有限元模拟结果上叠加了一个抖动,且两种方法模拟得到的波速和Rayleigh波速基本吻合,这表明边界扰动在纳米尺度试件中的传播仍然具有一维弹性应力波和横向惯性效应引起的几何弥散的特征;而叠加的抖动则体现了表面原子对弹性波传播的影响,且与加载前未能将试件完全弛豫到自然状态有关.