西北有色金屬研究院彭浩然獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉西北有色金屬研究院申請的專利一種基于分子動力學模擬的納米材料力學性能分析方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116682515B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-12發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310697309.X,技術領域涉及:G16C60/00;該發明授權一種基于分子動力學模擬的納米材料力學性能分析方法是由彭浩然;霍望圖;唐巖;張偉;張霜設計研發完成,并于2023-06-13向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于分子動力學模擬的納米材料力學性能分析方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于分子動力學模擬的納米材料力學性能分析方法,包括以下步驟:一、建立純金屬納米多晶晶胞模型;二、對晶胞模型添加溶質并進行結構優化,得到溶質平衡偏析的晶胞模型;三、采用分子動力學模擬方法對晶胞模型進行模擬變形試驗,輸出應力?應變曲線以及能量演化曲線;四、將晶胞模型進行位錯分析,得到晶內和晶界位錯長度密度隨應變演化結果;五、利用計算得到晶界溶質濃度并分析強度?溶質濃度關聯;六、綜合分析納米晶材料的變形機制和力學性能以及進行合金設計。本發明區分變形過程晶內和晶界位錯長度密度演化并定量確定晶界溶質濃度,提供了微觀尺度下材料變形機制分析和力學性能表征方法。
本發明授權一種基于分子動力學模擬的納米材料力學性能分析方法在權利要求書中公布了:1.一種基于分子動力學模擬的納米材料力學性能分析方法,其特征在于,該方法包括以下步驟: 步驟一、建立純金屬納米多晶晶胞模型; 步驟二、對步驟一中建立的晶胞模型采用蒙特卡洛-分子動力學方法添加溶質并進行結構優化,得到溶質平衡偏析的晶胞模型; 步驟三、采用分子動力學模擬方法對步驟二中得到的晶胞模型進行模擬變形試驗,輸出應力-應變曲線以及能量演化曲線; 步驟四、將步驟三中進行模擬變形試驗后的晶胞模型的顯微組織進行晶內和晶界區域分離,然后采用OVITO軟件進行位錯分析,得到晶內和晶界位錯長度密度隨應變演化結果; 步驟五、根據步驟四中OVITO軟件進行位錯分析得到的數據,利用公式計算得到晶界溶質濃度并分析強度-溶質濃度關聯,其中xgb表示晶界溶質濃度,V表示晶胞體積,C0表示總溶質濃度,Agb表示晶界面積,δ表示晶界厚度,κ表示晶內和晶界原子密度比; 步驟六、綜合步驟三中得到的應力-應變曲線、步驟四中得到的晶內和晶界位錯長度密度演化結果以及步驟五中得到的晶界溶質濃度和強度-溶質濃度關聯,分析納米晶材料的變形機制和力學性能以及進行合金設計;所述分析納米晶材料變形機制的過程為:對步驟三中得到的應力-應變曲線進行分析,明確彈性變形階段、塑性變形階段以及材料開始發生屈服的位置,然后對比晶內和晶界位錯長度密度開始顯著增加的位置,分析納米多晶材料變形的主導機制,結合應力-應變曲線和晶界溶質濃度演化,分析材料屈服位置、屈服強度同晶界溶質飽和狀態之間的關聯。
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