金属纳米材料的分子动力学模拟

本书是一部关于金属纳米材料分子动力学模拟的研究专著，作者基于其近20年的研究基础，深入浅出地介绍了分子动力学模拟在金属纳米材料中的应用。本书内容涵盖了分子动力学软件的开发、分子动力学模拟结果的分析方法、金属纳米材料稳定性研究、金属纳米材料加工的分子动力学模拟、金属纳米材料的形变以及纳米力学等方面的系统介绍。本书的亮点之一在于，作者在介绍金属纳米材料的形变时，详细描述了纳米材料的失效的统计研究方法，提出了化学纳米工程学、统计物理化学等新概念。同时将机器学习和大数据分析等计算机技术引入到材料分析中。本书是一部关于金属纳米材料分子动力学模拟的综合性著作，对于深入了解分子动力学模拟在金属纳米材料中的应用，以及对于研究纳米材料的稳定性、加工、形变和力学等方面具有一定的参考价值。

前言

第1章绪论001

1.1计算技术的发展及对材料研究的促进001

1.2分子动力学模拟的意义004

1.3分子动力学与化学纳米工程学008

第2章分子动力学基础与分析方法014

2.1分子动力学基础014

2.2大规模分子动力学模拟的分析方法039

第3章金属纳米材料的稳定性050

3.1金属纳米线的自发伸缩振动050

3.2空心金属纳米球的稳定性057

3.3空心纳米球稳定性与温度的关系066

3.4本章小结073

第4章单晶金属纳米线的拉伸075

4.1金属纳米线表面原子与体相原子的互扩散075

4.2金属纳米线的侧面结构对形变的影响082

4.3多晶面纳米线的拉伸形变089

第5章金属纳米线的拉伸形变与断裂106

5.1纳米线拉伸形变与断裂位置的不确定性106

5.2纳米线长度对机械性质和断裂行为的影响117

5.3纳米线截面尺寸对力学性质和断裂行为的影响128

5.4温度对纳米线力学性质和断裂行为的影响138

5.5晶体取向对纳米线形变和断裂分布的影响145

5.6本章小结157

第6章多晶金属纳米线的形变与断裂160

6.1利用傅里叶变换研究铜双晶纳米线的断裂行为160

6.2晶界对双晶铜纳米线形变和断裂失效的影响168

6.3温度对双晶晶界融合的影响176

6.4多边形多晶纳米线的拉伸形变187

6.5本章小结201

第7章金属纳米材料中的孪晶界203

7.1多重孪晶界对纳米线形变的影响203

7.2多晶面孪晶纳米线216

7.3纳米多重孪晶铜的形变222

7.4相交共格孪晶界对纳米晶铜的硬化作用231

第8章金属纳米线的微结构对形变的影响243

8.1银纳米线的中空结构对形变的影响243

8.2球形中空缺陷与孪晶界的双重作用252

8.3金属纳米线凸凹微结构对初始形变的影响260

8.4本章小结268

第9章缺陷对纳米线断裂位置分布的影响270

9.1缺陷对纳米线断裂分布的影响270

9.2不同温度下缺陷对纳米线形变的影响279

9.3银纳米线初始结构对拉伸形变和断裂分布的影响288

9.4本章小结299

第10章纳米线形变的初始缺陷分布与断裂位置分布301

10.1样本的统计特征及演化301

10.2初始滑移位置的统计分布与断裂分布关系310

10.3应变速率对断裂和初始滑移分布相关性的影响324

10.4中空纳米线的断裂位置分布与初始滑移分布的关系335

第11章金属纳米线断裂后的行为347

11.1金属纳米线断裂与裂隙的动态演化347

11.2晶向对银单原子线形成概率的影响355

11.3晶向和温度对铜单原子线形成概率的影响361

第12章金属纳米线的扭转376

12.1单晶纳米线的扭转形变376

12.2孪晶金属纳米线的拉伸与扭转385

12.3核壳结构金属纳米线的扭转393

第13章金属纳米器件与纳米工程405

13.1纳米单晶简支梁的形变405

13.2金空心纳米球的压缩411

13.3纳米齿轮的分子动力学模拟417

13.4单晶铜切削过程的模拟423