单晶钨拉伸分子动力学模拟

摘要

金属钨作为一种重要的面向等离子体材料，在核聚变反应装置中具有重要的应用前景。本文采用分子动力学模拟方法研究了温度和空位对单晶钨力学性能和变形机制的影响。
　　在300K下，分析拉伸应力-应变全曲线及其微观变形结构，揭示出单晶钨的拉伸变形特征及微观破坏机理，分析了单晶钨在拉伸过程中晶体内部结构的变化。结果表明，单晶钨拉伸变形的过程分为弹性形变、塑性形变、强化形变和断裂四个阶段。
　　在300K～1000K温度范围，分析了温度对单晶钨力学性能和变形机制的影响。结果表明，随着温度的升高，屈服应力和屈服强度下降。
　　在300K～1000K温度范围，模拟了空位对单晶钨拉伸变形的影响，并且与完整晶体进行对比，揭示了空位缺陷导致单晶钨在拉伸的过程中更容易断裂的微观机理。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 核能

1．1．2 核聚变的发展

1．2 聚变材料研究现状

1．2．1 第一壁材料的应用环境

1．2．2 面向等离子体材料选择

1．2．3 国内外研究现状

1．3 辐照损伤

1．4 本文研究内容

第二章 分子动力学模拟方法

2．1 发展状况

2．2 分子动力学方法

2．2．1 基本原理

2．2．2 牛顿运动方程及其求解

2．3 势函数

2．3．1 Lennard-Jones(L-J)势

2．3．2 Morse势

2．3．3 EAM势

2．4 系综分析

2．5 边界条件

2．6 温度控制

2．7 压力控制

2．8 Lammps简介

2．9 OVITO简介

第三章 单晶钨拉伸的分子动力学模拟

3．1 势函数及其应用

3．1．1 W的势函数

3．1．2 晶格参数和内聚能

3．1．2 体积模量

3．1．2 体积热容

3．2 单晶钨拉伸模拟与分析

3．2．1 初始模型与模拟过程

3．2．2 单晶钨拉伸的应力-应变曲线

3．2．3 单晶钨拉伸的结构变化

3．2．4 温度对单晶钨拉伸破坏的影响

3．3 小结

第四章 含空位单晶钨的拉伸模拟

4．1 含空位单晶钨的拉伸

4．1．1 初始模型与模拟过程

4．1．2 含空位单晶钨拉伸的应力一应变曲线

4．1．3 含空位单晶钨拉伸结构的变化

4．2 空位浓度对单晶钨的拉伸影响

4．3 小结

结论和展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文