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《納米桿熱屈曲與振動特性的分子動力學(xué)仿真.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
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4、高級工程師2015年5月ADissertationSubmittedtoChinaUniversityofGeosciencesforMasterDegreeMoleculardynamicssimulationonthermalbucklingandvibrationpropertiesofnano-rodMasterCandidate:ShiXinMajor:MaterialsEngineeringStudyOrientation:MaterialsProcessEngineeringDissertationSupervisor:A
5、ssociateProf.WenYueAssociateProf.ZhiQiaoWangAssociateSupervisor:SeniorEngineer.YiShanCaoChinaUniversityofGeosciences(Beijing)摘要金屬納米線具有獨特的力學(xué)性質(zhì)，因此在許多納米元器件中都會作為重要的構(gòu)件或者活動模塊，而溫度的變化會對其性能產(chǎn)生很大的影響，所以研究清楚納米線在溫度變化下的力學(xué)特性對納結(jié)構(gòu)的的設(shè)計與制造具有重要的意義。在研究過程中，實驗手段有種種的限制，而模擬技術(shù)能很方便的預(yù)測研究對象的性能，分子動力學(xué)是
6、其中一種重要的方法。本文通過分子動力學(xué)仿真，對納米桿的熱屈曲行為以及振動特性進行了研究?；贚ammps平臺，對納米桿的熱屈曲進行了仿真。結(jié)果表明納米桿受熱屈曲時的軸向應(yīng)力隨著長細比的增加而減小，在彈性變形階段，模擬結(jié)果與考慮了表面效應(yīng)的有效彈性模量所計算出的理論軸向應(yīng)力值比較相符。在相同長細比的情況下，由于表面效應(yīng)的影響而產(chǎn)生了區(qū)別，橫截面積更大的納米桿在屈曲時存在著更大的軸向應(yīng)力，也具有更高的臨界屈曲溫度。建立了兩種晶向的納米桿，發(fā)現(xiàn)[111]納米桿在屈曲時有更高的軸向應(yīng)力。通過隨機刪除原子的方法建立了具有空位的納米桿。在相同長細比
7、的情況下，隨著空位密度的增加，屈曲應(yīng)力隨之減小，臨界屈曲溫度略微降低，當空位密度達到3%時，納米桿過早產(chǎn)生了形變，內(nèi)部沿{111}密排面產(chǎn)生滑移，屈曲應(yīng)力有了大幅降低。在不同長細比情況下，發(fā)現(xiàn)納米桿屈曲應(yīng)力隨著長細比增加而減小，但是在3%空位下不明顯。在包含不同尺寸的孔洞時，發(fā)現(xiàn)孔洞尺寸在半徑5晶格以下時對屈曲行為影響較小，當達到半徑7個晶格時，屈曲應(yīng)力有了明顯的降低。通過拉伸后釋放的方法讓納米桿產(chǎn)生振動。在橫向振動中，一階基頻隨著長度增加而減小，隨著寬度的增加而增大，且為線性關(guān)系，較為符合經(jīng)典歐拉梁理論中的頻率關(guān)系；在縱向振動中，基頻
8、同樣隨長度增加而減小，受表面效應(yīng)影響，增大了彈性模量，導(dǎo)致基頻隨寬度的增加有略微的增大。同時，采用Liang等研究的彈性模量要比采用用宏觀楊氏模量更加貼近分子動力學(xué)仿真結(jié)果。在橫向振動中，隨著溫度的增加，對
