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铝及铝合金是社会生产、生活中常用金属制品的原始材料。但铝及铝合金制品在实际的生产、加工、后处理过程中很难避免出现微裂纹、孔洞等缺陷,这些含缺陷的铝制品被用于社会生产、生活将会给生产和生活造成较大的危害。本文利用分子动力学模拟并采用速度加载的方法模拟含有不同夹角的相交裂纹扩展行为,含多孔洞、随机分布孔洞模型体系中的角度裂纹扩展行为和多孔洞、随机分布孔洞的演变行为。 本文综述了裂纹扩展和多孔洞演变行为的分子动力学模拟的研究现状,介绍了分子动力学模基本原理,并且分子动力学模拟的四个步骤,给出了详细的说明。 本文通过观察不同时刻的原子轨迹图和能量演变曲线图来研究相交裂纹、孔洞的扩展和演变行为。通过在等同的条件下对夹角分别为60°、90°、120°的角度裂纹进行扩展;探究角度裂纹夹角的大小对相交裂纹扩展行为的影响;不同初始温度下角度裂纹扩展行为的规律;相同条件下,角度裂纹与内直线裂纹扩展行为有何异同。结果表明:随着加载速度的增大,对角度裂纹产生扩展子裂纹有着积极的促进作用。随着角度裂纹的夹角增大,角度裂纹就越难产生扩展子裂纹并且扩展路径更加复杂。随着初始温度的增加导致模型体系中原子运动剧烈,晶格容易产生重组同时对角度裂纹产生扩展子裂纹有促进作用。结果表明在相同条件下内直线裂纹比角度裂纹更容易产生扩展子裂纹。 对于等间距的多孔洞以及随机分布孔洞的研究,主要是研究了孔洞直径的大小对在单晶铝模型体系中的等间距多孔洞演变行为的影响;改变等间距孔洞之间的孔中心间距,探究孔洞中心间距的大小对孔洞演变行为的影响;探究在相同的孔洞总尺寸,不同的孔洞数量情况下孔洞演变行为与孔洞数量之间的规律;最后在模型体系中“随机”分布19个等大小的孔洞然后对模型体系加载,探究单晶铝中随机分布孔洞的一般演变行为。结果表明:随着孔洞直径的增大,孔洞的扩展路径更为规则,孔洞演变曲线更加平稳。随着孔洞间距的增大,多孔洞的演变行为更加规则并且体系更快、更容易先被拉开。在孔洞尺寸总和相同的情况下,等间距、等大小的多孔洞模型体系被拉开的时间与孔洞的数量成负相关。当模型体系中的一部分孔洞中心位置靠近模型上层的作用力层同时孔洞中心间距较小并且彼此的大致连线方向与作用力方向所形成的夹角越接近45°时,这部分的孔洞将先开始演变并聚集在一起,这种孔洞分布情况对模型体系的破坏非常大。