金属涂层机械性能的分子动力学模拟研究

金属涂层机械性能的分子动力学模拟研究

杜广煜¹，谭祯^1,2，巴德纯¹，柴昊¹，靳锋¹

(1 东北大学东北大学机械工程与自动化学院 沈阳 110819.2 沈阳广播电视大学 沈阳110004)

　　摘要：随着计算机运算规模的不断扩大，通过数值模拟研究涂层相关性能的方法已经被广泛的采用。然而通过ANSYS 等有限元软件的模拟，在运算过程中往往在获取涂层力学和材料等特性参数方面会遇到比较大的困难，因此通常采用体材料的相关性能参数替代实际采用的模型参数。

　　当前，随着量子力学等领域的一些计算方法不断发展，通过分子模拟等微观数值计算可以方便我们探究材料微观结构和物理特性，获得材料的相关特性参数，从而为宏观实验的理论解释以及宏观数值模拟提供有价值的参考。

　　本文探讨了应用分子动力学方法研究金属涂层机械性能的可行性，研究了应用Materials Studio 分子动力学软件对金属涂层界面进行建模及对其机械性能参数进行计算的方法。并通过计算得到了合理的双层金属结构模型的杨氏模量、泊松比、弹性刚度常数矩阵等机械特性参数。

　　所提出的针对金属薄层机械特性参数的分子动力学计算方法对解决涂层材料特性参数测试困难和数值模拟过程中涂层参数难以确定等问题有重要的意义。