分子动力学(Molecular Dynamics,MD)是一种新型的模拟大量分子间相互作用的纳米技术,使我们能够在微观尺度下对纳米材料进行更加细微的研究。Nano MD是南京大学赵健伟教授实验室自主研发的一款以分子动力学为基础,在纳米仿真领域中应用广泛的计算软件。本文针对纳米技术时空尺度大的特殊需求,利用空间划分算法与MPI消息传递方案实现了大规模分子动力学并行计算。各分布式节点独占内存,使用虚拟进程和笛卡尔拓扑排列进程使得程序有更好的性能和拓展性。结果表明,空间划分算法中体系规模越大并行效率越高。同一个体系随着计算核心数的增多,通信占比增加,加速比逐渐趋于平缓。将统计物理化学和计算机大数据的概念结合起来,实现大规模分子动力学样本的并发操作。本文针对初始结构,初始形变和断裂位置分布这三者之间的联系进行了系统的分子动力学研究。主要分为三个方面,凸凹微结构对初始形变的影响,断裂行为的分布特征与初始形变的关系,以及银纳米线中孪晶、缺陷等特殊结构对拉伸形变行为的影响。1,微凸纳米线与单晶纳米线表现了类似的行为,其能量和应力应变曲线等均无显著差异,即使改变不同的凸起高度亦未发现显著差别。沿z轴的应力分布分析表明凸微结构使局域应力降低,不能诱导初始结构形变;凹陷处使应力集中,此处结构不稳定容易导致位错产生。2,追踪了一个非应力集中处的偶发样本断裂过程,详细观察了以其8个不同应变时刻为初始构型的断裂分布特征。初始构型处于屈服区时,尽管体系已产生系列滑移面,但断裂位置和断裂应变的分布与单晶相同。以塑性形变初期为初始构型,虽总体分布特征与单晶相似,但断裂应变分布峰向更大的应变量方向移动。以塑性形变中期为初始构型,原偶发样本的断裂位置附近出现分布,即偶发事件逐渐演化为概率事件。以塑性形变末期的纳米线为初始构型,原概率分布消失,原偶发样本断裂位置出现一个半峰宽极窄的分布。3,最后模拟了具有四种不同初始结构的银纳米线沿[111]晶向拉伸的形变行为,考察位错、孪晶等初始结构差异对位错产生和发展的影响,并进一步讨论其与最终断裂位置分布的关系。本文的研究不仅对纳米器件的设计提供参考,所采用的分析手段也为系统研究纳米材料建立基础,算法和程序改进为Nano MD软件的进一步推广奠定了良好的基础。