梁迎春
,
陈家轩
,
白清顺
,
唐玉兰
,
陈明君
金属学报
利用分子动力学在原子尺度模拟了单晶Cu
(111)面纳构件的纳米加工过程和加工后纳构件的拉
伸过程, 分析了纳刻划过程的缺陷行为及加工缺陷对纳构件力学特性的影响. 结
果表明: 在纳刻划过程中, 在针尖的前方和下方形成加工变形区; 当刻划深度
较浅时, 位错仅在表面与亚表面繁殖; 随着刻划深度的增加, 加工后残留的缺
陷数量增加, 纳构件的有序度及首次屈服应力下降; 加工后的纳构件内部,
尤其在针尖退出处有较高的残余应力. 对加工后的纳构件施加拉伸载荷, 由于
存在残留加工缺陷和较高残余应力, 其应力--应变曲线在弹性上升阶段有局部下降;
在塑性阶段, 由于位错繁殖及位错塞积和中间部分原子的迁移重构使应力--应变曲
线呈锯齿状逐渐下降. 纳构件断裂失效前表现为单原子相连的纳
链. 纳构件的有序度随着刻划深度的增加而下降. 在应变为0.8处, 刻划较浅的
纳构件的有序度较首次屈服处的有序度略好.
关键词:
分子动力学
,
machining
,
tension
梁迎春
,
陈家轩
,
白清顺
,
唐玉兰
,
陈明君
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2008.08.009
利用分子动力学在原子尺度模拟了单晶Cu(111)面纳构件的纳米加工过程和加工后纳构件的拉伸过程,分析了纳刻划过程的缺陷行为及加工缺陷对纳构件力学特性的影响.结果表明:在纳刻划过程中,在针尖的前方和下方形成加工变形区;当刻划深度较浅时,位错仅在表面与亚表面繁殖;随着刻划深度的增加,加工后残留的缺陷数量增加,纳构件的有序度及首次屈服应力下降;加工后的纳构件内部,尤其在针尖退出处有较高的残余应力.对加工后的纳构件施加拉伸载荷,由于存在残留加工缺陷和较高残余应力,其应力-应变曲线在弹性上升阶段有局部下降;在塑性阶段,由于位错繁殖及位错塞积和中间部分原子的迁移重构使应力-应变曲线呈锯齿状逐渐下降.纳构件断裂失效前表现为单原子相连的纳链.纳构件的有序度随着刻划深度的增加而下降.在应变为0.8处,刻划较浅的纳构件的有序度较首次屈服处的有序度略好.
关键词:
分子动力学
,
纳米加工
,
拉伸
,
位错
,
残余应力
,
纳构件
白清顺
,
童振
,
梁迎春
,
陈家轩
,
王治国
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00266
对圆形、方形截面形状的单晶Cu纳米杆拉伸变形过程进行了分子动力学模拟.通过中心对称参数方法并结合位错形核理论分析了截面形状、截面面积和长细比对纳米杆拉伸力学特性的影响,研究了单晶Cu纳米杆拉伸力学特性的尺寸依赖性.结果表明:首次屈服后,纳米杆在"位错形核-位错延伸与滑移-晶格原子交叉滑移"的交替循环作用机制下,产生塑性变形;截面形状对纳米杆拉伸变形的初始塑性影响较小,而对纳米杆拉伸力学特性的影响较大;随着截面面积的增大,两种截面形状的纳米杆都出现首次屈服点提前,屈服应力减小和弹性模世增大的现象;与方形截面形状纳米杆相比,圆形截面形状纳米杆的屈服应力的变化率较小,其弹性模量的变化率较大;当截面面积增人到500 nm2后,两种截面形状纳米杆的弹性模量趋于稳定,其值接近理论值84 GPa.加大仿真规模后,长细比对纳米杆的拉伸力学特性略有影响.
关键词:
分子动力学
,
拉伸
,
纳米杆
,
位错形核
,
力学特性
胡超
,
白清顺
,
白锦轩
,
张庆春
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.09.023
目的 探究不同形状微结构表面的疏水、抗结冰特性,以及两者间的关系.方法 基于有限体积法对液滴滴落至微结构表面的浸润和凝结过程进行仿真探究.首先建立了具有不同形状微沟槽表面的仿真模型,然后分析了不同微结构表面的疏水特性差异,最后根据不同微结构表面的水滴滴落凝结行为及内部流场的仿真研究,获得了微结构表面疏水性和疏冰性关系,揭示疏冰性产生的原因.结果 矩形微结构表面液滴的接触角为109°,表现出疏水特性.锯齿形微结构表面液滴的接触角为162°,表现出超疏水特性.液滴在锯齿形微结构表面上20 ms后凝结率低于2％,抗结冰能力最强.普通表面上的液滴凝结率为4％,低于矩形表面上的6％.对比矩形表面与普通表面上的液滴凝结过程,矩形表面上液滴内部湍流动能是普通表面上液滴的5倍,经过20 ms后,普通表面上液滴近壁面温度下降30K,同时矩形微结构表面上液滴近壁面温度仅下降10K.结论 具有微结构的表面能表现出疏水性,这种疏水性对抗结冰特性具有双重作用,一方面降低了液滴初期的凝结速度,另一方面加快了液滴在底层形成稳定冰层后的凝结速度.
关键词:
微结构表面
,
疏水性
,
抗结冰特性
,
凝结速度
,
有限元体积法
,
FLUENT
梁迎春
,
盆洪民
,
白清顺
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.10.009
建立了单晶Cu纳米切削的三维分子动力学模型,研究了不同切削厚度下纳米切削过程中工件缺陷结构和应力分布的规律.纳米切削过程中,在刀具的前方和下方形成变形区并伴随缺陷的产生,缺陷以堆垛层错和部分位错为主.在纳米尺度下,工件存在很大的表面应力,随着切削的进行,工件变形区主要受压应力作用,巳加工表面主要受拉应力作用.随着位错在晶体中产生、繁殖及相互作用,工件先后经过弹性变形-塑性变形-加工硬化-完全屈服4个变形阶段,随后进入新的循环变形.结果表明:工件应力-位移曲线呈周期性变化;切削厚度较小时,工件内部没有明显的层错产生,随着切削厚度的增大,工件表面和亚表层缺陷增加;切削厚度越大,对应应力分量值越小.
关键词:
单晶Cu
,
分子动力学
,
位错
,
应力分布
,
切削厚度
