Моделирование процессов на внутренних границах раздела в металлических наноструктурах

• Автор: Болеста, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 136 с. : ил

Оглавление

Основные условные обозначения
Введение
Глава I. Обзор исследований, связанных с высокоскоростным деформированием металлов, формированием и поведением под нагрузкой границ раздела между разными материалами
1.1. Высокоскоростной удар твердой сферической частицы о преграду в методе холодного газодинамического напыления
1.2. Молекулярно-динамическое моделирование процессов пластической деформации, разрушения и плавления
1.3. Адгезионное взаимодействие покрытия и подложки
1.4. Роль внутренних границ раздела в процессе деформации композиционных материалов
Глава II. Компьютерное моделирование процессов в металлах
методом молекулярной динамики
2.1. Численный метод
2.2. Потенциалы межатомного взаимодействия
2.3. Численная схема и ее точность
2.4. Задание начального состояния, разогрев и охлаждение системы атомов
Глава III. Моделирование столкновения сферического
кластера с жесткой подложкой
3.1. Столкновение с жесткой стенкой
3.2. Жесткая подложка с учетом адгезии
3.3. Масштабные эффекты в задаче соударения сферической частицы с преградой
Глава IV. Локальное плавление на контакте в условиях холодного газодинамического напыления
4.1. Плавление сферического кластера при медленном разогреве
4.2. Плавление кластера на контакте со стенкой
4.3. Исследование межфазной границы, возникающей при напылении частиц алюминия на подложку из никеля
4.3.1. Условия эксперимента
4.3.2. Результаты эксперимента и их анализ
Глава V. Квазистатическое растяжение композиции Al/Ni
вдоль границы раздела
5.1. Физическая система
5.2. Макроанализ
5.3. Распределение продольных напряжений по кристаллу
5.4. Пространственно-временной анализ зарождения и развития пластической деформации
Заключение
Литература
Апробация работы и список публикаций по теме диссертации

Основные условные обозначения.
а - постоянная кристаллической решетки
2Ьу,2Ьг - размеры площадки, выбранной для вычисления напряжения Ь - уширение рефлекса
Аэ и ~ параметры потенциала Леннарда-Джонса

с1с1 - межплоскостное расстояние в кристаллической решетке г сі - диаметр частицы .
Е - полная энергия
Ес - энергия центра масс
Еіп - полная внутренняя энергия кристалла
Екі„ - кинетическая энергия системы атомов
Ек - кинетическая составляющая полной внутренней энергии
АЕс - коэффициент диссипации начальной кинетической энергии
дЕегг - численная погрешность в вычислении полной энергии
Е - сила, действующая на атом
Е„ - сила взаимодействия кристалла с внешним полем
/у - х-я компонента силы, с которой атом с номером і действует на атом
с номером у *Н - функция Гамильтона кр - высота закрепившейся частицы
к - волновой вектор К - модуль Юнга
I - размер области когерентного рассеяния /0 - начальная длина кристалла
Ь - оператор Лиувилля ті - масса атома, с номером і

где и (і) - оператор эволюции. Численная схема пропагаторной модификации метода молекулярной динамики базируется на выражении (3):
(4) f(t + x)=й{■l)f{t).
Оператор эволюции £/(т) при достаточно малых значениях шага по времени т аппроксимируется оператором £УДг):

.=о п!
Значение / в численных расчетах выбиралось равным двум. Для системы частиц с гамильтонианом (1) без явной зависимости от времени связь между значениями координат и импульсов частиц на (£)-ом и (ГН)-ом временных шагах имеет следующий вид:

г“(*+1) = г^*) + т
а{к+1)_ а{к) лг І Г І
рО М т2 ! ґдфї
ті 2 ті 1 ^

^ і у

3 Л' (рЬ}к)ґ

Ь=1 7=
яг, V і
дги{к) д2Ж{к)

где а, Ь = 1, 2, 3 - декартовы компоненты, г, у - номер частицы.
2.2. Потенциалы межатомного взаимодействия.
В качестве и в функции Гамильтона (1) при моделировании процессов в металлах, как правило, используются эмпирические и полуэмпирические потенциалы взаимодействия. Первоначально, начиная с моделирования процессов в одномерных кристаллах,