شبيه سازي آزمون كشش نانوسيم نيكلي با استفاده از روش ديناميك مولكولي

Molecular dynamics simulation of tensile deformation of Nickel nanowire

در اين پژوهش، نمودار تنش-كرنش نانوسيم نيكل تك كريستال توسط شبيه سازي ديناميك مولكولي بررسي شد. اثر دما، سرعت بارگذاري ، نسبت ابعادي نانوسيم بر روي مكانيزم و خواص كششي آن تعيين گرديد. در راستاي Z شرايط مرزي دورهاي و در راستاهاي X و Y شرايط مرزي آزاد به كار برده شد. در نمودار انرژي پتانسيل بر حسب زمان منطقه الاستيك، نقطه تسليم و شكست مشخص شد. نتايج نشان داد كه با افزايش نسبت ابعادي تنش تسليم كاهش و كرنش تسليم افزايش مي يابد. همچنين مشاهده شد كه در سرعت هاي بالاي بارگذاري نوع شكست از لغزشي به شكست سريع در حالت آمورف تغيير مي كند.افزايش دما نيز مشابه مقياس ماكروسكوپي باعث كاهش تنش تسليم شد. در نهايت رابطه تنش تسليم با نسبت ابعادي و دما و سرعت بارگذاري بررسي شد.

The tensile stress-strain curve of single-crystal nickel nanowire was studied using molecular dynamics simulation. Effects of temperature, loading speed and nanowire aspect ratio on the tensile deformation mechanisms and properties were assessed. The periodic boundary condition in Z direction and free boundary condition in X and Y direction were applied. The elastic region, yield point and fracture were determined in potential curve. It was shown that the aspect ratio exerts an influence on elastic properties of the nanowires. With increasing the aspect ratio, the yield stress is decreased. A transition in the fracture mode from dislocation formation and slippage to homogeneous deformation in amorphous region was found in high loading speed condition. The relationship between tensile deformation properties and the aspect ratio dependent on temperature and loading rate was established.