激光冲击微成形技术是一种新的动态加载微成形技术。由于实验手段的局限性,目前难以全面系统地观察到在冲击成形中铜箔的微观组织演化过程,因此本文将通过分子动力学模拟研究此问题:使用Atomsk软件建立铜的准三维模型、使用LAMMPS分子动力学软件对模型进行热力学弛豫和应变加载,并输出模拟结果、使用OVITO软件对模拟结果进行可视化表达,系统研究了高应变率加载下铜箔的微观组织演化过程及纳米结构的形成机制。本文主要研究内容和成果如下:(1)研究了分子动力学模拟方法,确定了模拟的基本流程。对系统初始化、设置几何条件和数值条件的基本参数进行讨论,并对选择合适的算法求解牛顿方程,获得粒子的位置和速度等参量进行研究,最后对模拟结果的后处理、获取宏观物理以及可视化分析进行了探讨。(2)通过分子动力学模拟研究纳米多晶铜的微观组织演化过程,并与以往的实验结论进行了对比,结果表明:1)在加载前期,塑性变形由位错主导。随着加载的进行,各晶粒内部的滑移系依次开动,位错沿着滑移面运动。当应力集中时,会产生二次滑移和交滑移现象;晶粒中还会发生滑移系的交替;2)位错活动会生成亚晶界,亚晶粒可以通过动态旋转再结晶转变为细化晶粒。由于以往的实验依据冲击后的样品对变形机制进行反推,忽略了位错起到的作用。结合实验结论和模拟结果来看,位错运动也是纳米晶粒形成的重要原因;3)揭示了纳米孪晶束的形成机制,这种特殊结构是由平行的本征层错带转化而来的,位错运动将层错带扩展为纳米孪晶束,而孪晶的生成与消退可以同时发生。(3)通过分子动力学模拟研究纳米孪晶多晶铜的微观组织演化过程,结果表明:1)在准三维模型中,位错以软模式和硬模式滑移,频繁的软模式位错滑移会造成孪晶的融合,且在纳米孪晶铜中位错有三种形核方式;2)纳米孪晶在提供足够的加工硬化的同时还能保持稳定的塑性变形能力。(4)通过分子动力学模拟,研究不同角度的纳米孪晶铜(0°、15°、75°、90°)在拉伸和压缩加载下微观组织演化过程,结果表明:1)在同等应变率和应变的条件下,采用压缩加载产生的组织变化比拉伸加载更加剧烈。位错更容易发射,二次孪晶更容易形成;2)加载方向与孪晶夹角越大,越容易形成稳定的二次孪晶结构;位错滑移软模式和硬模式可以通过交滑移相互转化;二次孪晶可以产生孪晶相交现象。本文在原子层面研究激光冲击微成形中铜箔微观组织演化过程及纳米结构的形成机理,对实验研究得到的成果进行补充和完善,为有效进行成形成性一体化控制以及实现高质量微成形加工提供理论支撑。