金屬涂層機(jī)械性能的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究

杜廣煜¹，譚禎^1,2，巴德純¹，柴昊¹，靳鋒¹

(1 東北大學(xué)東北大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 沈陽(yáng) 110819.2 沈陽(yáng)廣播電視大學(xué) 沈陽(yáng)110004)

　　摘要：隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算規(guī)模的不斷擴(kuò)大，通過(guò)數(shù)值模擬研究涂層相關(guān)性能的方法已經(jīng)被廣泛的采用。然而通過(guò)ANSYS 等有限元軟件的模擬，在運(yùn)算過(guò)程中往往在獲取涂層力學(xué)和材料等特性參數(shù)方面會(huì)遇到比較大的困難，因此通常采用體材料的相關(guān)性能參數(shù)替代實(shí)際采用的模型參數(shù)。

　　當(dāng)前，隨著量子力學(xué)等領(lǐng)域的一些計(jì)算方法不斷發(fā)展，通過(guò)分子模擬等微觀數(shù)值計(jì)算可以方便我們探究材料微觀結(jié)構(gòu)和物理特性，獲得材料的相關(guān)特性參數(shù)，從而為宏觀實(shí)驗(yàn)的理論解釋以及宏觀數(shù)值模擬提供有價(jià)值的參考。

　　本文探討了應(yīng)用分子動(dòng)力學(xué)方法研究金屬涂層機(jī)械性能的可行性，研究了應(yīng)用Materials Studio 分子動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)金屬涂層界面進(jìn)行建模及對(duì)其機(jī)械性能參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的方法。并通過(guò)計(jì)算得到了合理的雙層金屬結(jié)構(gòu)模型的楊氏模量、泊松比、彈性剛度常數(shù)矩陣等機(jī)械特性參數(shù)。

　　所提出的針對(duì)金屬薄層機(jī)械特性參數(shù)的分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法對(duì)解決涂層材料特性參數(shù)測(cè)試?yán)щy和數(shù)值模擬過(guò)程中涂層參數(shù)難以確定等問(wèn)題有重要的意義。