Al单晶纳米棒力学性能的计算模拟研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

纳米材料由于其独特的物理化学性质，例如高强度、高韧性、高比表面积等，在微纳电子器件、航空航天、生物医药等领域展现出巨大的应用潜力。

作为一种重要的轻质金属材料，铝（al）纳米材料因其优异的导电性、导热性和耐腐蚀性而备受关注。

al单晶纳米棒作为一种典型的纳米结构材料，对其力学性能的研究对于其在微纳器件中的应用至关重要。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，国内外学者对al纳米材料的力学性能进行了广泛的研究，并取得了一系列重要进展。

1. 国内研究现状

国内学者在al纳米线的制备、表征和力学性能方面开展了大量研究工作。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本研究将采用分子动力学模拟方法，对al单晶纳米棒的拉伸和压缩力学性能进行系统研究，分析其力学行为的尺寸效应、温度效应、应变率效应和晶体取向效应，并探讨其背后的物理机制。

1. 主要内容

1.构建不同尺寸的al单晶纳米棒模型，并对其进行能量最小化和结构弛豫。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用分子动力学模拟方法，并借助lammps软件进行模拟计算。

首先，构建不同尺寸的al单晶纳米棒模型，并选择合适的eam势函数描述al原子间的相互作用。

其次，对构建的模型进行能量最小化和结构弛豫，以消除系统中的应力。

5. 研究的创新点

本研究的创新点在于：1.系统研究了al单晶纳米棒力学性能的尺寸效应、温度效应、应变率效应和晶体取向效应，并揭示了其背后的物理机制。

2.结合位错理论和原子尺度变形机制，深入分析了al单晶纳米棒的变形机制。

3.为al单晶纳米棒在微纳器件中的设计和应用提供了理论指导。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 王云龙, 刘颖, 李强, 等. 纳米多孔金属力学性能及变形机理的分子动力学模拟研究进展[j]. 力学进展, 2018, 48(1): 1-31.

[2] 郑伟, 张洪, 张鹏, 等. 面心立方金属纳米线的拉伸力学性能[j]. 材料导报, 2020, 34(5): 4455-4463.

[3] 李志, 魏宇杰, 李庆华, 等. 纳米多孔金属力学行为的尺寸效应研究[j]. 机械工程材料, 2020, 44(10): 1-6.