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纳米晶铁和钽在向拉伸载荷作用下的分子动力学模拟.pdf61页
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纳米晶铁和钽在向拉伸载荷作用下的分子动力学模拟.pdf
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暑北工越走雪龋士雪他佟立 摘要 本文利用分子动力学方法研究了纳米晶BCC金属铁和钽在单向拉伸载荷作用
下的力学性能和微观结构演化。结果表明，在孔隙率非常低的情况下，纳米晶铁
和钽的弹性模量与试样的相对密度成线性关系。两者的拉伸强度随着晶粒尺寸的
增加而增大，显示出反常的Hall―Petch关系。对纳米晶钽的模拟结果表明纳米 晶钽的流动应力随着温度的升高而增大，并随着应变率的增加而增大。在变形过
程中，两者都出现了晶粒旋转，晶界滑移和运动以及位错的运动。低温模拟结果
表明，纳米晶铁和钽在变形过程中都出现了应力诱导的相交，其中FCC结构含量 的最大值和抗拉强度成线性关系，并由此可以推出相变发生的临界应力值。应变
率虽然不是影响相变结构含量最大值的根本因素，但却可以影响到相变发生的起
始点。纳米晶钽在变形过程中出现了明显的晶间断裂现象，而铁则没有，在本文
的研究范围之内，裂纹形成所对应的试样变形和晶粒尺寸无关．而与应变率和模
拟温度有关。纳米晶钽在变形过程中发生局部孪晶化。 纳米晶BCC金属的变形机制可解释为晶粒旋转，晶界滑移和运动以及位错的
运动。这与FCC金属相似，而当应力足够大时试样局部通过发生相变来协调试样
的变形。对于纳米晶钽．晶间断裂也是一种协调试样变形的机制。这不同于FCC
关键词：分子动力学，纳米晶钽，纳米晶铁，晶间断裂，孪晶，相变 蕾站工t土事龋士簟位话盘
IIIII―――― 111_ of Molecularsimulations dynamics Th＆Feunderuniaxialtension Abstract molecular have themechanical simulation，we Using dynamics investigated and microstructuralevolutionof size the nanocrystedline
propedies Ta&Fe grain nln nmf
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lammps做拉伸试验，求大神进来指导下（烈日炎炎，有劳了`(*∩_∩*)′）
lammps输入文件如下：
#input file for uniaxial tensile loading of single crystal Mg
# ------------------------ INITIALIZATION ----------------------------
units& && && &&&metal
dimension& && & 3
boundary& && &&&p& && & p& && & p
atom_style& && &atomic
# ----------------------- ATOM DEFINITION ----------------------------
read_data data.300K
# ------------------------ FORCE FIELDS ------------------------------
pair_style& &meam
pair_coeff&&* * ./library.meam Mg ./Mg.meam Mg
neighbor&&1.0 bin
neigh_modify every 1 delay 0 check yes
# ------------------------- SETTINGS ---------------------------------
compute csym all centro/atom 12
compute peratom all pe/atom
######################################
# EQUILIBRATION
reset_timestep&&0
timestep 0.003
fix 1 all npt temp 300 300 1 iso 0 0 1 drag 1
# Set thermo output
thermo 100
thermo_style custom step lx ly lz press pxx pyy pzz pe temp
# Run for at least 10 picosecond (assuming 1 fs timestep)
write_data data.300K_relax
# Store final cell length for strain calculations
variable tmp equal &lx&
variable L0 equal ${tmp}
print &Initial Length, L0: ${L0}&
######################################
# DEFORMATION
reset_timestep&&0
fix& && && && & 1 all npt temp 300 300 1 y 0 0 1 z 0 0 1 drag 1& && && && && && && && && && && && && && && && && && &&&//此处系综控制
variable srate equal 1.0e10& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&&
variable srate1 equal &v_srate / 1.0e12&
fix& && && && & 2 all deform 1 x erate ${srate1} units box remap x& && && && && && && && && && && && && && && && & //此处拉伸
# Output strain and stress info to file
# for units metal, pressure is in&&= 100&&= 1/10000
# p2, p3, p4 are in GPa
variable strain equal &(lx - v_L0)/v_L0&
variable p1 equal &v_strain&
variable p2 equal &-pxx/10000&
variable p1 equal &v_strain&
variable p2 equal &-pxx/10000&
variable p3 equal &-pyy/10000&
variable p4 equal &-pzz/10000&
fix def1 all print 100 &${p1} ${p2} ${p3} ${p4}& file Al_SC_100.def1.txt screen no
# Use cfg for AtomEye
dump& && && && &1 all custom 5000 dump.tensile.atom id type xs ys zs c_csym c_peratom fx fy fz
dump_modify 1 element Mg
# Display thermo
thermo&&100
thermo_style& & custom step v_strain temp v_p2 v_p3 v_p4 ke pe press
run& && && && & 100000
以上就是输入文件，存在下面几点疑问
1、拉伸过程中要采用什么系综？上面的脚本是用的NPT系综，但是我看到有的文献用NVT，有的用NVE，而我用不同的系综得到的结果差距有点大。
2、周期性边界条件如何确定，是三维周期性边界条件还是自由边界。
自由边界条件，nve系综下应力应变曲线
三维周期边界条件，npt系综下应力应变曲线------解决方案--------------------首先，fix deform 命令不能用在npt系综吧，不知道你怎么算出来的；其次，fix deform 命令只是单方向拉长了，截面完全没有缩小，感觉不太符合物理过程啊；最后，我也是新手，nvt系综没试过不知道，边界我也犹豫不知道用自由还是周期性。同求大神指点迷津。
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SWCNTs及SWCNTs植入单晶金属Al/Au/Cu拉伸变形的分子动力学模拟
SWCNTs及SWCNTs植入单晶金属Al/Au/Cu拉伸变形的分子动力学模拟
Molecular dynamics simulations of tensile deformation of single-walled carbon nanotubes and Al, Au, Cu single crystals embedded with SWCNTs
发布时间：　　浏览量：693　　收藏数：0　　评论数：
天津大学材料学院；
本文采用经典分子动力学模拟的开放源代码LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator），结合EAM势、AIREBO 势、Lennard-Jones势及Morse势四种势函数，模拟了SWCNTs、金属Al、Cu、Au纳米单晶及SWCNTs植入该三种金属单晶的复合模型的拉伸行为。计算结果表明：SWCNTs的杨氏模量和其管径密切相关，直径越小，模量越大；SWCNTs抗拉强度同时受结构与管径的影响；扶手椅型单壁碳纳米管的拉伸性能优于锯齿型管；SWCNTs的植入使单晶金属的抗拉强度提高了十几倍。
分子动力学模拟，SWCNTs，弹性模量，抗拉强度
Shi Chunsheng*，
Zhao Naiqin
School of Materials Science and Engineering, Tianjin University；
Abstract：
Using a classical molecular dynamics simulation open-source code LAMMPS, we performed simulations of the stretching process of SWCNTs and SWCNTs embedded in Al, Au, Cu single crystal. EAM potential, AIREBO potential, Lennard-Jones potential and Morse potential were separately used to describe the interactions of metal atoms, carbon atoms in SWCNTs and metal-carbon atoms. The results show that Young’s modulus of the SWCNTs is closely related to the diameter, and the smaller the diameter, the higher is the Young’s modulus. The fracture strength is affected by both the chirality of the carbon six-membered ring and the tube diameter. The mechanical properties of the armchair SWCNTs are better than those of the zigzag SWCNTs. The embedding of the SWCNTs induce more than ten times’ improvement of the strength of single crystal metals.
Keywords：
molecular dynamics simulation , SWCNTs, Young’s modulus, tensile strength
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&&&&（335）
作者简介：
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【收录情况】
中国科技论文在线：葛敏，师春生，赵乃勤.&SWCNTs及SWCNTs植入单晶金属Al/Au/Cu拉伸变形的分子动力学模拟[EB/OL].北京：中国科技论文在线&
[].http://www./releasepaper/content/.
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