金属熔体粘度的分子动力学模拟

论文题目: 金属熔体粘度的分子动力学模拟

论文类型: 硕士论文

论文专业: 材料加工工程

作者: 韩秀峰

导师: 王伟民

关键词: 偶分布函数,非平衡分子动力学,平衡分子动力学,算法,粘度,剪切率

文献来源: 山东大学

发表年度: 2005

论文摘要: 首先开发了非平衡分子动力学模拟程序,并采用该方法计算了液态金属Co的微观结构及物性参数-粘度,模型采用的是由Daw和Baskes所提出的多体势——EAM势,并采用该方法计算了液态Co在不同剪切率下的偶分布函数及不同温度下的粘度值,并与现有的实验数据进行了对比,得到如下结果: 剪切力加入到金属熔体之后,从偶分布函数上看出,液态中的短程有序结构仍然存在,但远一些的这种结构变模糊了,剪应力使体系的无序度增大。 对5×1012K/s冷速下的Co熔体的在液态,过冷液态下的粘度进行了计算,粘度值可以拟合为Arrhenius曲线。从中可以得到η0的值是0.69485mPa.s,激活能Ea的值是-14.94kJ/mol。 其次,采用非平衡分子动力学模拟的方法,利用不同的EAM模型计算了液态Al的偶分布函数及粘度,粘度的计算过程采用了Overlap算法,得到如下结果: 采用Mei的EAM势及Mishin的作用势都能很好地描述液态Al的微观结构。由Mei作用势得到的粘度值要比Mishin作用势得到的粘度值要低,但非常接近我们粘度的测量结果。 通过Arrhenius曲线拟合得到粘度满足如下关系:η=Aexp（E/RT）,E=15.883KJ/mol,A=0.15944mPa.s,说明了Mei的作用势更适合计算熔体的输运性质,也证明了运用该方法计算熔体粘度的可行性。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 选题意义

1.1.1 粘度与熔体结构、脆性及非晶形成的关系

1.1.2 粘度在铸造生产中是重要参数

1.2 粘度的微观本质

1.3 粘度测量的应用

1.4 粘度的测量方法

1.5 金属熔体粘度的计算机模拟

1.6 课题的研究内容和研究目的

第二章 计算方法

2.1 分子动力学模拟的基本原理

2.2 EAM作用势

2.3 分子动力学模拟的基本方法

2.3.1 程序流程图

2.3.2 初始构型的选择

2.3.3 周期性边界条件

2.3.4 初始速度分布

2.3.5 MD积分算法

2.3.6 系综

2.4 结构分析方法

2.5 热力学参数的描述

2.5.1 原子平均内能

2.5.2 动能的统计涨落

2.5.3 系统的压力与应力

2.6 粘度公式

第三章 非平衡分子动力学源代码编写

3.1 平衡动力学(Equilibrium molecular dynamics:EMD)方法

3.2 非平衡动力学(non-equilibrium molecular dynamics:EMD)方法

3.2.1 均匀(homogenous)方法和非均匀(non-homogenous)方法

3.2.2 使用均匀系统好处

3.3 Poiseuille流和Couette流计算粘度

3.3.1 PoiseuilIe流和Couette流的区分

3.3.2 Poiseuille流计算粘度

3.3.3 Couette流计算粘度

3.3.3.1 Couette流计算粘度时运动方程的改变

3.3.3.2 Couette流计算粘度时边界的改变

第四章 非平衡分子动力学Co熔体粘度的计算

4.1 引言

4.2 原子间相互作用势

4.3 模拟细节

4.4 结果与讨论

4.4.1 剪切力作用下熔体结构的变化

4.4.2 粘度与剪切率的关系

4.5 Overlap算法

4.6 模拟细节

4.7 模拟结果对比

第五章 不同作用势下Al熔体粘度的计算

5.1 引言

5.2 模拟细节

5.3 模拟结果及讨论

第六章 结论

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的论文

发布时间: 2005-10-17

参考文献

• [1].Mo-Ti界面特征的分子动力学模拟[D]. 罗梦姿.湖南大学2017
• [2].Al12Mg17裂纹扩展行为的分子动力学模拟[D]. 李艳.南昌航空大学2018
• [3].铝裂纹扩展行为的分子动力学模拟[D]. 严文康.南昌航空大学2013
• [4].硅烷膜及若干其它预处理层在涂装防护体系中的作用：实验研究和分子动力学模拟[D]. 付红丽.浙江大学2017
• [5].纳米压痕及超精密切削过程的分子动力学模拟[D]. 刘启涛.华中科技大学2015
• [6].金属凝固过程及其组织的分子动力学模拟[D]. 李娜.西安工业大学2012
• [7].钼钨合金在液锌中腐蚀的分子动力学模拟[D]. 杨静.河北工业大学2015
• [8].金属单晶拉伸力学性能及缺陷行为的分子动力学模拟[D]. 郑茂.南京理工大学2007
• [9].金属熔体特征温度的分子动力学模拟[D]. 相敏.西安工业大学2015
• [10].铝合金中刃型位错与合金元素相互作用的分子动力学模拟研究[D]. 刘明辉.北京有色金属研究总院2015

相关论文

• [1].Al-Si合金的熔体处理结构研究[D]. 陈小华.重庆大学2006
• [2].金属固液界面的分子动力学研究[D]. 夏志国.华东师范大学2007
• [3].Cu-Sn合金熔体粘度的实验与理论研究[D]. 毛潭.山东大学2007
• [4].微孔中流体扩散系数的分子动力学模拟[D]. 俞勇强.浙江大学2006
• [5].Al-Si系合金的熔体温度处理及其凝固过程研究[D]. 陶静梅.重庆大学2004
• [6].液态金属镍凝固过程的分子动力学模拟研究[D]. 张爱龙.湖南大学2005
• [7].铝基非晶的中程有序结构及其过热熔体脆性的研究[D]. 周建坤.山东大学2005
• [8].超常条件下熔体的结构演变[D]. 张妍宁.山东大学2005
• [9].纳米晶超塑性模型的分子动力学模拟[D]. 王为.哈尔滨工业大学2006
• [10].分子动力学模拟与自由能计算在药物分子设计中的应用[D]. 薛颖.北京工业大学2003

标签：偶分布函数论文;  非平衡分子动力学论文;  平衡分子动力学论文;  算法论文;  粘度论文;  剪切率论文;