裂纹的形成和扩展表现出不同尺度间的相互影响:如原子孔隙和晶体位错等微观缺陷综合作用形成裂纹,宏观载荷作用下,裂纹尖端附近不断形成新的空隙和位错,交错、汇合推动裂纹宏观扩展。单一尺度的计算模型很难描述这些跨尺度效应。报告人与合作者近期发展了所谓的多尺度微态分子动力学理论,将宏观连续介质的物理信息如应力、变形等引入原子体系。克服了多尺度计算中信息下行的难点,即宏观载荷作用下原子体系的动力学响应。该理论中的超级胞元整体上具有连续体的变形性质,能够承受应力作用,同时又能描述内部原子的运动,因而成为联系微观原子体系与宏观连续介质体系的桥梁。本次报告主要介绍微态分子动力学模拟裂纹成核与扩展过程中的宏-微观作用机制。计算模型划分为宏观、微观和翻译区域,宏观区域采用近场动力学,微观区域应用原子模拟,翻译区域应用微态分子动力学模型。裂纹的跨尺度模拟包括三个方面:宏观载荷作用下形成原子孔隙和晶体位错等缺陷;微观缺陷交错汇合成裂纹并且向前扩展、分叉;裂纹从原子区域穿越到宏观区域并在宏观尺度上扩展。