二维材料原子体系的断裂韧性计算方法研究
文献类型:学位论文
作者 | 张曦蓓![]() |
答辩日期 | 2023-05-27 |
文献子类 | 硕士 |
授予单位 | 中国科学院大学 |
授予地点 | 北京 |
导师 | 魏宇杰 |
关键词 | 断裂韧性,二维材料,J积分,边缘能,原子尺度断裂 |
学位专业 | 固体力学 |
其他题名 | Research On Calculation Methods for Fracture Toughness of Atomistic Systems of Two-Dimensional Materials |
英文摘要 | 纳米尺度微观结构在显著提高材料强度的同时,也极大地限制了材料的延展性,其强度和韧性已成为先进材料研究关注重点。同时,以格里菲斯准则为代表的宏观断裂力学理论逐渐发展成熟,如何将其应用至原子尺度的微纳材料也引起了广泛的研究兴趣。目前,已有不少研究用原子尺度的J积分描述二维材料的断裂韧性,但一方面缺少验证的细节讨论;另一方面,对J积分的临界条件的描述相对模糊。因此,本文实现了原子尺度J积分计算的三种方法,并通过分子动力学模拟,基于带中心裂纹的石墨烯体系验证了其稳定性和等价性。结合第一性原理计算,对六种常见二维材料的边缘能和J积分进行了表征和分析,在原子尺度探索了格里菲斯准则,讨论并分析了不同二维材料的断裂韧性和行为。在此基础上,提出了三种J积分的临界判断机制,探讨了其适用性和局限性;同时,发现J积分可以定性反映结构中的相变、裂纹尖端条件差异等。此外,基于第一性原理的计算和弹性理论的预测,对单层富勒烯 (mC60) 的各向异性力学特性、破坏模式等进行了研究,为原子尺度断裂韧性分析方法推广至团簇二维材料做准备。 |
语种 | 中文 |
源URL | [http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/92313] ![]() |
专题 | 力学研究所_非线性力学国家重点实验室 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 张曦蓓. 二维材料原子体系的断裂韧性计算方法研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式: OAI收割
来源:力学研究所
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