多尺度模拟方法在材料位移损伤效应研究中的应用
复合材料的多尺度模拟与分析
复合材料的多尺度模拟与分析在当今科技飞速发展的时代，复合材料因其卓越的性能在众多领域得到了广泛应用，从航空航天到汽车制造，从生物医学到电子设备，无处不在。
为了更深入地理解和优化复合材料的性能，多尺度模拟与分析技术应运而生，成为了材料科学研究中的重要手段。
复合材料通常由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的材料组成，这些不同的组分在微观尺度上相互作用，共同决定了复合材料的宏观性能。
然而，要准确预测和理解复合材料的性能，仅仅依靠实验研究是远远不够的。
实验研究往往受到时间、成本和技术限制，而且无法直接观察到材料内部在不同尺度下的微观结构和物理过程。
这就需要借助多尺度模拟与分析技术，从原子、分子水平到微观结构，再到宏观尺度，全面深入地研究复合材料的性能。
在原子和分子尺度上，量子力学模拟方法如密度泛函理论（DFT）等被用于研究复合材料中原子之间的化学键合、电子结构和相互作用。
通过这些模拟，可以了解材料的基本物理性质，如电学、光学和磁学性能等，为设计具有特定功能的复合材料提供理论基础。
当研究范围扩大到纳米和微米尺度时，分子动力学（MD）模拟和蒙特卡罗（MC）方法就发挥了重要作用。
分子动力学模拟可以追踪原子和分子在一定时间内的运动轨迹，从而研究材料的热性能、力学性能和扩散过程等。
蒙特卡罗方法则适用于研究材料中的随机过程，如晶体生长、相变等。
在微观尺度上，有限元分析（FEA）和有限差分法（FDM）是常用的模拟方法。
这些方法可以建立复合材料的微观结构模型，如纤维增强复合材料中的纤维分布、基体与纤维的界面结合等，并计算其力学性能，如强度、刚度和韧性等。
通过微观尺度的模拟，可以优化复合材料的微观结构，提高其性能。
而在宏观尺度上，基于连续介质力学的理论和方法，如均匀化理论和等效介质理论等，可以将微观结构的性能等效地转化为宏观材料参数，从而预测复合材料在宏观尺度上的行为。
例如，在结构设计中，可以通过宏观尺度的模拟预测复合材料结构在受力情况下的变形、应力分布和失效模式等。
核燃料材料的辐照损伤研究
核燃料材料的辐照损伤研究核能作为一种高效、清洁的能源形式，在当今世界应用广泛。
核电站中的核燃料材料关乎着核电站的运行安全和效率。
然而，在长期的运行过程中，核燃料材料受到辐照损伤的影响。
为了确保核燃料材料的稳定性和安全性，人们进行了广泛的研究和实验，并取得了一系列重要的成果。
辐照损伤是指材料在受到辐射能量作用后产生的物理、化学和结构性的变化。
辐照损伤可以导致核燃料材料的性能下降，甚至出现严重的损坏。
了解核燃料材料的辐照损伤机制和途径对于制定优化材料性能的策略至关重要。
辐照对核燃料材料的损伤主要是通过能量沉积来实现的。
当荷电粒子进入材料后，与原子核或电子发生碰撞，从而将能量转移到材料中。
这些能量转移导致材料中晶体结构的缺陷和损伤的形成。
辐照损伤包括点缺陷、空位团簇、位错和间隙团簇等。
辐照损伤的影响主要表现在材料的力学性能、导热性能和抗腐蚀性能方面。
首先，辐照损伤会导致材料的宏观力学性能的变化。
材料的强度、韧性和塑性等力学性能都会受到不同程度的影响。
其次，辐照损伤还会对材料的导热性能造成影响。
辐照损伤会导致晶格结构的变化和位移，在纳米尺度上引起界面和晶格的扭曲和断裂，进而导致导热性能的下降。
最后，辐照还会使材料的抗腐蚀性能下降。
辐照损伤会产生各类缺陷和氧化物，使材料的抗腐蚀性能大幅降低。
针对核燃料材料的辐照损伤，研究人员采用多种方法进行研究。
一种常用的方法是通过四面体晶格受损模型来对辐照损伤进行建模。
这种模型基于能量沉积产生的晶格缺陷来描述辐照损伤的发展和演化规律，并结合材料的物理性质来定量评估损伤的程度。
另一种方法是通过模拟辐照损伤过程来研究辐照损伤的机制和行为。
通过分子动力学模拟、蒙特卡洛模拟和分段模拟等方法，可以研究材料受到不同辐射能量和剂量后的损伤效应。
在辐照损伤研究中，还存在一些待解决的问题和挑战。
首先，核燃料材料的辐照损伤是一个复杂的多尺度问题。
这意味着在不同尺度上进行研究和分析，需要建立多尺度的辐照损伤模型。
介观尺度模拟方法在材料科学中的应用实例
介观尺度模拟方法在材料科学中的应用实例材料科学是一门研究材料性质和结构以及其在各种工程应用中的表现的学科。
随着计算机技术和模拟方法的进步，介观尺度模拟方法逐渐成为材料科学研究中的重要手段之一。
本文将以介观尺度模拟方法在材料科学中的应用实例为主题，深入探讨其在材料领域的价值和意义。
材料的性质和行为是由微观结构和相互作用决定的，而微观结构又受到材料的制备工艺和条件的影响。
传统实验方法难以直接观测和控制材料微观结构，而介观尺度模拟方法则能够通过物理和数学模型模拟材料的微观结构和行为，帮助研究人员深入了解和预测材料的性质和行为。
在材料科学中，介观尺度模拟方法主要包括分子动力学模拟（Molecular Dynamics, MD）、蒙特卡罗模拟（Monte Carlo, MC）、相场方法（Phase Field Methods, PFM）、格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Methods, LBM）等。
这些方法基于不同的理论和原理，适用于不同的材料以及不同尺度和时间范围的模拟问题。
以分子动力学模拟为例，该方法利用牛顿运动方程对材料中原子或分子的运动进行模拟。
通过分子动力学模拟，可以研究和预测材料的微观结构、热力学性质、力学性能等。
比如，研究人员可以通过模拟黏土材料中水分子与黏土颗粒之间的相互作用，进一步理解黏土的力学行为和水分迁移特性。
蒙特卡罗模拟则利用随机抽样和概率统计方法，研究材料中的随机过程和热力学平衡。
例如，在合金材料中，研究人员可以通过蒙特卡罗模拟来预测不同元素的分布和相互作用，为合金材料的设计和优化提供指导。
相场方法是一种基于自由能的连续介观模型，广泛应用于界面和相变等领域的研究。
相场方法能够描述材料的相分离、晶体生长和相界面的演化。
研究人员可以利用相场模拟来研究复杂体系中的相变行为，例如合金凝固、聚合物相分离等。
格子玻尔兹曼方法是一种基于微观粒子动力学的介观模拟方法，适用于模拟多孔介质中流体的传输行为。
损伤跨尺度演化致结构失效过程的模拟和分析方法
传统静力学分析是一种基于静力平衡方程的分析方法，用于计算结构在给定载 荷作用下的响应。通过静力学分析，我们可以确定结构的应力、应变和位移分 布，从而评估其强度和稳定性。然而，传统静力学分析往往无法考虑材料的非 线性行为和损伤演化过程，因此需要结合其他方法进行分析。
谱分析
谱分析是一种基于振动理论和有限元方法的分析方法，用于计算结构的固有频 率和模态。通过谱分析，我们可以确定结构在振动过程中的稳定性，并识别出 可能出现的共振和失稳模式。谱分析还可以用于评估结构在不同载荷和环境条 件下的响应，为结构的优化设计和可靠性评估提供依据。
模拟方法
基于分子动力学的模拟技术
分子动力学是一种通过计算机模拟分子和材料的行为的方法。通过分子动力学 模拟，我们可以研究材料在微观尺度上的力学性能、损伤演变和扩散过程。这 种方法可以用来模拟材料的弹性和非弹性行为，研究微裂纹的萌生、扩展和相 互作用，从而预测结构在微观尺度上的失效过程。
元胞自动机模型
实验与模拟的结合
为了提高模拟结果的准确性和可靠性，我们需要将实验与模拟相结合。通过实 验，我们可以获得真实材料和结构的各种性能参数，如弹性模量、泊松比、强 度等。这些参数被用于模拟中，以建立更精确的模型。同时，模拟结果也可以 指导实验设计，以更好地表征材料的损伤和失效行为。
分析方法
传统静力学分析
例：桥梁结构的损伤跨尺度演化致失效过程分析
某大型桥梁在经过长时间使用后出现结构性损伤，需要进行评估和修复。我们 采用本次演示介绍的模拟和分析方法对该桥梁的损伤跨尺度演化致失效过程进 行分析。
首先，我们使用分子动力学模拟方法对桥梁材料的微观结构和性能进行模拟。 通过模拟，我们发现材料的微观结构和化学成分对材料的力学性能有显著影响。 这一信息被用于优化材料的选材和配比方案。
超分子自组装材料的多尺度模拟研究方法
超分子自组装材料的多尺度模拟研究方法1.1引言超分子化学是研究基于分子间非共价键相互作用而形成的具有一定结构和功能分子聚集体的化学，在与材料科学、生命科学、信息科学、纳米科学与技术等学科的交叉融合中，超分子化学已发展成超分子科学，是21世纪新概念和高技术的重要源头之一。
相较于传统化学上所研究的共价键，超分子化学的研究对象是一些较弱且具有可恢复性的分子间相互作用，如氢键、金属配位、xπ堆积、疏水效应等，这些分子间弱相互作用是促进分子识别的关键，对超分子体系的分子识别和组装有着重要意义12。
超分子材料的性能取决于基本构筑单元的分子结构，在更大程度上依赖于这些构筑单元经过自组装得到的介观尺度聚集体的结构与相态，而自组装过程又是影响超分子聚集体结构及其功能的关键因素。
超分子自组装过程的影响因素极其复杂，与传统凝聚态物质相比，超分子体系具有更高的流动性及环境依赖性，而正是体系热涨落及外部环境的约束性共同导致超分子体系的新行为，主宰体系演化的机制己从凝聚态物理传统的相互作用能量机制转变为动力学和熵效应的共同作用。
外部影响因素或者体系自身的耗散作用能够驱动超分子体系自组装形成各种丰富的结构，从而具有不同的功能及应用范围。
超分子体系自身结构的特点使得体系演化速度慢、松弛时间谱分布宽4.例如，单链聚合物的空间尺度从化学键键长（100m）延伸到链旋转半径（103m），而相应的时间尺度从化学键的振动（10-15可延伸到整条聚合物链的松弛和扩散（105s）。
如果考虑聚合物链之间的缠结效应，聚合物链的松弛时间会更长阿。
超分子自组装过程也涵盖非常大的空间和时间尺度：超分子材料的形成需要从基本构筑单元的分子尺寸（10°m）过渡到典型有序功能结构的尺寸（10m），此外有序功能结构转变动力学往往发生在微秒或更长的时间尺度上10l对于超分子材料体系而言，由于实验手段的一些限制，许多情况下很难获得这些复杂分子结构在多个尺度上的结构及动力学性质。
颗粒材料多尺度离散元模拟方法
颗粒材料多尺度离散元模拟方法引言：颗粒材料是由大量颗粒粒子组成的材料，其物理性质和力学行为受到颗粒间相互作用和排列方式的影响。
为了更好地研究颗粒材料的力学特性和行为，科学家和工程师们提出了多尺度离散元模拟方法，以模拟颗粒材料的微观结构和宏观性能。
本文将介绍这一方法的原理和应用。
一、离散元模拟方法概述离散元模拟是一种基于颗粒离散元的数值模拟方法，通过考虑颗粒之间的相互作用和运动，模拟颗粒材料的宏观行为。
离散元模拟方法适用于颗粒材料的多尺度模拟，可以研究颗粒材料的力学性质、破坏行为、流变性等。
二、颗粒离散元模型颗粒离散元模型是离散元模拟方法的核心，用于描述颗粒材料的微观结构和颗粒间的相互作用。
常用的颗粒离散元模型有球形颗粒模型和多面体颗粒模型。
1. 球形颗粒模型球形颗粒模型是离散元模拟中最简单且常用的模型之一。
它将颗粒看作是球形粒子，通过球形颗粒的位置、质量、速度等参数来描述颗粒的状态。
球形颗粒模型适用于颗粒材料的弹性力学模拟和流体力学模拟。
2. 多面体颗粒模型多面体颗粒模型是对颗粒形状进行更加真实描述的模型。
它将颗粒看作是多面体，可以模拟不规则颗粒的形状和结构。
多面体颗粒模型适用于颗粒材料的破碎行为、接触力学模拟等。
三、颗粒间相互作用力模型颗粒间相互作用力模型是离散元模拟中的关键部分，用于描述颗粒之间的相互作用力。
常用的颗粒间相互作用力模型有弹簧模型、黏弹模型和摩擦模型。
1. 弹簧模型弹簧模型是最常用的颗粒间相互作用力模型之一。
它假设颗粒之间的相互作用力是通过弹簧连接的，并根据胡克定律计算弹簧力。
弹簧模型适用于颗粒材料的弹性力学模拟。
2. 黏弹模型黏弹模型是考虑颗粒之间的黏性和弹性作用力的模型。
它将颗粒间的相互作用力分解为弹性力和黏性力，通过粘滞阻尼模型描述黏性力。
黏弹模型适用于颗粒材料的粘性流动模拟和粘弹性力学模拟。
3. 摩擦模型摩擦模型是考虑颗粒之间摩擦力的模型。
它通过摩擦系数来描述颗粒间的摩擦力，并根据库仑摩擦定律计算摩擦力。
《脉冲激光辐照光学镜片的热力毁伤及对成像的影响》
《脉冲激光辐照光学镜片的热力毁伤及对成像的影响》一、引言随着激光技术的飞速发展，脉冲激光在工业、医疗、军事等领域得到了广泛应用。
然而，激光的高能量密度和短脉冲特性使得其在与物质相互作用时，尤其是与光学镜片接触时，会产生显著的热力毁伤效应。
这种毁伤不仅会损害镜片本身的性能，还会直接影响到其成像质量。
本文旨在研究脉冲激光辐照光学镜片时的热力毁伤过程及其对成像的影响。
二、脉冲激光与光学镜片的相互作用脉冲激光是一种具有高能量密度和短脉冲宽度的激光。
当脉冲激光照射到光学镜片上时，其高能量密度会导致镜片表面迅速升温，产生热应力。
此外，由于激光的短脉冲特性，这种热应力会在极短的时间内产生并迅速传播到镜片内部。
这种快速的加热和冷却过程可能导致镜片表面及内部的热力毁伤。
三、热力毁伤过程及机制1. 表面毁伤：脉冲激光的直接照射导致镜片表面迅速升温，产生高温烧蚀和热应力裂纹。
这些裂纹会破坏镜片的表面结构，降低其光学性能。
2. 内部毁伤：由于激光的快速加热和冷却过程，镜片内部会产生热应力，导致内部结构的破坏。
这些破坏包括微裂纹、相变等，进一步影响镜片的光学性能。
3. 毁伤机制：热力毁伤的主要机制包括热传导、热膨胀和热应力。
当激光能量密度达到一定程度时，这些机制会共同作用，导致镜片表面的烧蚀和内部结构的破坏。
四、对成像的影响1. 光学性能下降：热力毁伤会导致镜片的光学性能下降，包括透光率降低、折射率变化等。
这些变化直接影响镜片的成像质量。
2. 图像畸变：镜片内部的微裂纹和相变可能导致图像的畸变。
这种畸变表现为图像的模糊、失真等，严重影响成像质量。
3. 分辨率降低：由于热力毁伤破坏了镜片的表面结构和内部结构，使得镜片的分辨率降低。
这会导致图像的细节丢失，降低成像的清晰度。
五、结论与展望本文研究了脉冲激光辐照光学镜片时的热力毁伤过程及其对成像的影响。
研究表明，脉冲激光的高能量密度和短脉冲特性会导致镜片表面的烧蚀和内部结构的破坏，从而影响其光学性能和成像质量。
【完整版毕业论文】固体力学毕业论文
【完整版毕业论文】固体力学毕业论文摘要：本文旨在深入探讨固体力学的基本理论、研究方法及其在工程实践中的广泛应用。
通过对固体材料的力学性能、变形和破坏机制的研究，为相关领域的设计和分析提供了坚实的理论基础。
关键词：固体力学；力学性能；变形；破坏机制一、引言固体力学作为力学的一个重要分支，主要研究固体材料在受到外力作用时的变形、应力和应变分布，以及固体材料的破坏和失效规律。
它在工程领域中具有广泛的应用，如机械工程、土木工程、航空航天工程等，对于保障结构的安全性和可靠性具有重要意义。
二、固体力学的基本理论（一）应力和应变分析应力是指单位面积上所承受的内力，应变则是描述物体变形程度的物理量。
通过应力和应变的分析，可以了解固体材料在受力情况下的内部状态。
（二）弹性力学理论弹性力学主要研究固体材料在弹性范围内的变形和应力分布。
胡克定律是弹性力学的基本定律，它描述了应力与应变之间的线性关系。
（三）塑性力学理论当固体材料所受应力超过弹性极限时，会发生塑性变形。
塑性力学研究材料的塑性行为，包括屈服准则、塑性流动法则等。
三、固体材料的力学性能（一）强度特性强度是固体材料抵抗破坏的能力，包括抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等。
材料的强度特性与其化学成分、组织结构和加工工艺等因素密切相关。
（二）刚度特性刚度是指固体材料抵抗变形的能力，通常用弹性模量来衡量。
不同材料的弹性模量差异较大，这决定了它们在受力时的变形程度。
（三）韧性和脆性韧性材料在断裂前能够吸收较多的能量，具有较好的抗冲击性能；脆性材料则在断裂前几乎不发生塑性变形，断裂突然发生。
四、固体力学的研究方法（一）理论分析方法通过建立数学模型，运用力学基本定律和方程求解应力、应变和位移等物理量。
（二）实验研究方法通过实验测量材料的力学性能和结构的响应，为理论分析提供验证和补充。
（三）数值模拟方法利用计算机软件对固体力学问题进行数值求解，如有限元法、有限差分法等。
五、固体力学在工程中的应用（一）机械结构设计在机械零件和设备的设计中，需要考虑材料的力学性能和受力情况，以确保结构的强度、刚度和稳定性。
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贺朝会 等：多尺度模拟方法在材料位移损伤效应研究中的应用
第２期
图２ 多尺度数值模拟方法示意图 犉犻犵．２ 犕狌犾狋犻狊犮犪犾犲狊犽犲狋犮犺犿犪狆狅犳狀狌犿犲狉犻犮犪犾狊犻犿狌犾犪狋犻狅狀犿犲狋犺狅犱狊
１ 第一性原理［３９］
第一 性 原 理 方 法 （ｆｉｒｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｍｅｔｈｏｄ）也 被 称为从头算方法（ａｂｉｎｉｔｉｏｍｅｔｈｏｄｓ），是指基 于量 子 力 学 理 论 ，完 全 由 理 论 推 导 而 得 ，不 使 用 除 基 本 物 理 常数和原子量以外的实验数据以及经验或者半经验 参数的求解薛定谔方程的计算方法。基本思想是： 将多原子构成的体系理解为电子和原子核组成的多 粒子系统，根据原 子 核 和 电 子 互 相 作 用 的 原 理 及 其 基本运动规律，运 用 量 子 力 学 基 本 原 理 最 大 限 度 地 对 问 题 进 行 “非 经 验 性 ”处 理 。
量子力学描述狀 粒 子 体 系 的 波 函 数 包 含 ３狀 个 坐标，相应的薛定谔方程是含３狀 个变量的偏微分方 程 ，而 针 对 绝 大 部 分 问 题 涉 及 的 体 系 ，这 就 会 是 一 个 非常复杂甚至无法解决的问题。
密 度 泛 函 理 论 （ｄｅｎｓｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｔｈｅｏｒｙ， ＤＦＴ）采用电子密 度 分 布 狀（狉）作 为 基 本 变 量，而 非 波函数，研究原子、分 子、固 体 等 多 电 子 体 系 的 基 态 性质。ＤＦＴ 建 立 在 Ｈｏｈｅｎｂｅｒｇ 和 Ｋｏｈｎ 提 出 的 非 均匀电子气理论基 础 之 上，可 以 归 结 为 两 个 基 本 定 理。定理１：不 计 自 旋 的 全 同 费 米 子 系 统 非 简 并 基 态的所有性质都是粒子密度函数的唯一泛函。该定 理保证了粒子密度作为体系基本物理量的合法性， 同时也是 ＤＦＴ 名称的由来。定理２：ＤＦＴ 的变分法 中 ，对 于 一 个 给 定 的 外 势 ，真 实 电 子 密 度 使 能 量 泛 函 取得最小值。由于 ＤＦＴ 中融入了统计的思想，不必 考 虑 每 个 电 子 的 行 为 ，只 需 计 算 总 的 电 子 密 度 ，计 算 量大为减少，从而 大 大 简 化 了 应 用 量 子 力 学 计 算 材 料性质所 涉 及 的 复 杂 数 学 问 题。ＤＦＴ 把 多 电 子 问 题 成 功 转 化 为 单 电 子 问 题 ，近 似 求 解 薛 定 谔 方 程 ，可 用 于 描 述 原 子 、分 子 等 微 观 粒 子 体 系 的 量 子 行 为 ，分 析其电子结构，计 算 总 能 量。 已 广 泛 应 用 在 材 料 设
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＮｕｃｌｅａｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＸｉａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋牶Ｔｈｅｍｕｌｔｉｓｃａｌｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｆｉｒｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓ ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ，ｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｄａｍａｇｅ ｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄｆｏｒｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｔｏｂｅｓｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅ ｍｕｌｔｉｓｃａｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｄａｍａｇｅｉｎｔｈｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ． 犓犲狔狑狅狉犱狊牶ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｄａｍａｇｅ；ｆｉｒｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅ； ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓ；ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
学 和 动 力 学 蒙 特 卡 罗 方 法 ，举 例 说 明 了 ３ 种 方 法 的 作 用 和 模 拟 结 果 ，指 出 了 半 导 体 材 料 位 移 损
伤 多 尺 度 模 拟 研 究 中 待 研 究 的 问 题 ，为 半 导 体 材 料 的 辐 射 效 应 研 究 提 供 参 考 。
关键词：位移损伤效应；第一性原理；分子动力学；动力学蒙特卡罗；数值模拟
中 图 分 类 号 ：ＴＮ９９
文献标志码：Ａ 犇犗犐：１０．１２０６１／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５ ６２２３．２０１８．０２０６０１
犕狌犾狋犻犛犮犪犾犲犖狌犿犲狉犻犮犪犾犛犻犿狌犾犪狋犻狅狀狊狅犳犇犻狊狆犾犪犮犲犿犲狀狋犇犪犿犪犵犲犻狀 犕犪狋犲狉犻犪犾狊
ＨＥＣｈａｏｈｕｉ，ＴＡＮＧ Ｄｕ，ＬＩＫｕｉ
图１ 材料性能多尺度变化示意图 犉犻犵．１ 犕狌犾狋犻狊犮犪犾犲狊犽犲狋犮犺犿犪狆狅犳犿犪狋犲狉犻犪犾狆犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲犮犺犪狀犵犲
收稿日期：２０１７ １０ １３；修回日期：２０１８ ０３ ２０ 基 金 项 目 ： 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 （１１１７５１３８，１１５７５１３８） 作者简介：贺朝会（１９６６－ ），男，陕西武功人，教授，博士，主要从事辐照效应研究。 犈犿犪犻犾：ｈｅｃｈａｏｈｕｉ＠ｘｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
第９卷 第２期 ２０１８ 年 ６ 月
现代应用物理
ＭＯＤＥＲＮ ＡＰＰＬＩＥＤＰＨＹＳＩＣＳ
Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．２ Ｊｕｎ．２０１８
多尺度模拟方法在材料位移损伤 效应研究中的应用来自贺朝会，唐 杜，李 奎
（西安交通大学 核科学与技术学院，西安 ７１００４９）
摘 要 ： 介 绍 了 材 料 位 移 损 伤 效 应 研 究 中 的 多 尺 度 数 值 模 拟 方 法 ，包 括 第 一 性 原 理 、分 子 动 力
辐射在材料中产生位移损伤是一个从微观到宏 观的过程，一般经 历 离 位 级 联、热 峰 阶 段、缺 陷 初 步 演化 和 缺 陷 迁 移 ４ 个 阶 段［１］，最 终 导 致 材 料 宏 观 性 能的改变。 实 验 中 可 观 察 的 是 宏 观 性 能 的 变 化 过 程，微观变化过 程 只 有 通 过 数 值 模 拟 才 能 揭 示。 位 移损伤效应的模拟 难 度 很 大，因 为 它 涉 及 一 个 多 尺 度 的 变 化 过 程 ，材 料 尺 寸 从 亚 纳 米 到 米 量 级 ，时 间 从 亚 皮 秒 到 年 量 级 ，如 图 １ 所 示 ，这 需 要 用 到 多 种 不 同 的方法 和 软 件 进 行 多 尺 度 的 模 拟 研 究［２］，如 图 ２ 所示。