金屬涂層機械性能的分子動力學模擬研究

杜廣煜¹，譚禎^1,2，巴德純¹，柴昊¹，靳鋒¹

(1 東北大學東北大學機械工程與自動化學院 沈陽 110819.2 沈陽廣播電視大學 沈陽110004)

　　摘要：隨著計算機運算規模的不斷擴大，通過數值模擬研究涂層相關性能的方法已經被廣泛的采用。然而通過ANSYS 等有限元軟件的模擬，在運算過程中往往在獲取涂層力學和材料等特性參數方面會遇到比較大的困難，因此通常采用體材料的相關性能參數替代實際采用的模型參數。

　　當前，隨著量子力學等領域的一些計算方法不斷發展，通過分子模擬等微觀數值計算可以方便我們探究材料微觀結構和物理特性，獲得材料的相關特性參數，從而為宏觀實驗的理論解釋以及宏觀數值模擬提供有價值的參考。

　　本文探討了應用分子動力學方法研究金屬涂層機械性能的可行性，研究了應用Materials Studio 分子動力學軟件對金屬涂層界面進行建模及對其機械性能參數進行計算的方法。并通過計算得到了合理的雙層金屬結構模型的楊氏模量、泊松比、彈性剛度常數矩陣等機械特性參數。

　　所提出的針對金屬薄層機械特性參數的分子動力學計算方法對解決涂層材料特性參數測試困難和數值模擬過程中涂層參數難以確定等問題有重要的意義。