【摘要】： 隨著機(jī)械加工精度要求的不斷提高,微細(xì)結(jié)構(gòu)的超精密加工技術(shù)得到了不斷發(fā)展,切削厚度已達(dá)到納米量級。微細(xì)結(jié)構(gòu)超精密加工發(fā)生在很小的區(qū)域內(nèi),材料是以離散的數(shù)個(gè)原子或原子層的方式去除,加工過程中的物理現(xiàn)象、基本規(guī)律等都和宏觀加工存在巨大差別,因而對加工過程采用建立在傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)上的切削理論來解釋顯然是不合適的。分子動力學(xué)仿真技術(shù)在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果,溝通宏觀與微觀方面表現(xiàn)突出,利用它來研究微細(xì)結(jié)構(gòu)的切削機(jī)理,受到了越來越多的關(guān)注。 本文簡要介紹了分子動力學(xué)在微細(xì)結(jié)構(gòu)納米切削過程仿真中的應(yīng)用,針對具體的仿真要求,分析了分子動力學(xué)仿真的條件參數(shù)及實(shí)現(xiàn)過程。 對分子動力學(xué)仿真中的一些特殊要求如:刀具前角和后角、截?cái)喟霃健⑤d荷以及刀尖圓角等進(jìn)行了分析和處理,將這些處理在仿真程序中進(jìn)行了表達(dá);采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法,編寫了仿真程序,計(jì)算了分子動力學(xué)仿真中各原子的速度、位移、能量及切削力等參數(shù)。 在不同的刀具角度、切削深度及晶體晶向的條件下分別對理想單晶銅材料和含缺陷(空穴)單晶銅材料進(jìn)行了超精密切削的仿真研究,將分子動力學(xué)仿真結(jié)果與利用掃描探針顯微技術(shù)得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析,分子動力學(xué)仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。
【圖文】：

在知道了分子動力學(xué)仿真基本原理過程之后，通過建立數(shù)學(xué)模型和分子動力學(xué)仿真算法，就可以用計(jì)算機(jī)語言編制分子動力學(xué)仿真程序，該程序的流程圖如圖3-1所示。3.3 分支結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及流程處理在分子動力學(xué)仿真計(jì)算程序的整體框架完成后，按照程序運(yùn)行的先后順序，對各分支結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，這樣有利于程序的調(diào)試，通過調(diào)用函數(shù)的形式使得程序的結(jié)構(gòu)更加緊湊，也有利于程序的編寫。3.3.1 程序初始化程序初始化就是把運(yùn)行程序必須的資源加載到內(nèi)存，為一些變量分配空間賦初值。程序的初始化由初始化函數(shù)完成，它在程序啟動后，對系統(tǒng)的存儲空間進(jìn)行檢查，如果有足夠的空間，就為存儲數(shù)據(jù)分配地址空間，并將其中的變量賦初值，如果空間不足，則返回錯(cuò)誤信息，中斷程序。

19圖 3-2 計(jì)算能量和力的流程圖3 施加載荷及約束通常在模擬過程中，需要對一些特定的原子施加載荷和約束，這力、初始化速度、初始化溫度，根據(jù)輸入的溫度值賦予原子相應(yīng)界約束，固定被選定的邊界原子，被選定的邊界原子設(shè)為剛體，力的作用，但對其他原子有力的作用。在程序具體的設(shè)計(jì)操作過程中，，對于施加載荷，就是通過每經(jīng)過
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH161

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2686630