摘要：采用分子动力学模拟方法研究了不同晶界对石墨烯拉伸力学特性及断裂行为的影响.定义了表征晶界能量特性的新参量缺陷能,并以此为基础分析了晶界结构的能量特性.探讨了晶界对弹性模量和强度极限等的影响以及强度对晶界能量特性的依赖关系.结果表明:晶界能量特性可以间接反映晶界强度;同时,晶界中缺陷会使实际承载碳键数量小于名义承载碳键数,从而在较大范围内影响弹性模量.分析了不同晶界的断裂过程,发现了裂纹扩展方向的强度依赖性:低强度晶界主要是以碳键直接断裂为主要方式的沿晶断裂,而高强度晶界通常是碳键直接断裂和Stone-Wales翻转过程交替进行下的穿晶断裂.研究结果可为石墨烯器件的设计制造提供理论指导.

摘要：高速、断续切削载荷作用下的铣刀,其内部不断积聚的能量会引起铣刀原子不可逆运动和宏观结构的改变,高速铣刀安全性具有跨尺度的关联特性。为了提高铣刀安全性,提出一种高速铣刀跨尺度设计方法。采用力连接的方法实现铣刀连续介质力学与分子动力学跨尺度关联,引入熵值法,定量描述铣刀介观安全性。构建铣刀安全性熵值模型,探究铣刀宏介观结构之间的关系,揭示铣刀宏介观安全性对铣刀直径、齿数、齿根结构、刀齿分布、刀片安装前角和铣刀原子群构型参数的响应特性。利用公理设计方法建立高速铣刀安全性跨尺度关联设计模型,并进行铣刀安全性试验验证。分析和试验结果表明,在铣刀高低熵值区内分别发生了属性和程度不同的原子不可逆运动,齿根结构和刀片安装前角对原子群构型具有显著性影响,利用高速铣刀跨尺度设计方法可以提高其安全性,从而为实现高速铣刀高效、可靠、稳定加工提供了保证。