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结构和缺陷会对纳米结构材料的力学性能造成很大影响。本文以具有复杂结构的二维固体表面和一维纳米线为例,研究了结构缺陷和辐照损伤作用下纳米结构材料的力学行为。具体完成的工作如下: (1)以邻位面为例研究了固体表面上的一维线单元(表面的交界、原子台阶)对表面应力的影响。针对固体表面存在台阶等一维线单元的情况,修正了广义毛细方程并定义了一维线单元处的线应力。通过原子模拟计算了邻位面的等效表面应力和台阶处的线应力。从微观和连续模型的角度分析了台阶处线应力的来源和产生机制。 (2)研究了面心立方金属(FCC)的(110)表面的重构现象。使用原子模拟研究了(1×n)重构表面的表面应力,分析了(110)表面发生(1×n)重构时的结构变化导致表面应力的变化及机制。使用连续模型和原子模拟研究了表面应力的各向异性,连续模型指出表面应力各向异性有两个来源:结构各向异性和材料各向异性,并且结构各向异性的贡献较大。 (3)使用分子动力学模拟研究了单晶铜的辐照效应。从微观的角度,分析了辐照过程中缺陷的形成过程及演化。辐照在单晶铜中产生大量点缺陷,分析了这些辐照缺陷对单晶铜力学性能的影响及微观机制。通过比对只含有空位的样品,发现空位是改变纳米线杨氏模量的主要因素。 (4)研究了一维纳米线的力学行为和辐照效应。使用分子动力学模拟的方法研究了轴向为[100]铜纳米线的辐照过程,分析了辐照缺陷的形成及其对纳米线力学性质的影响。辐照在纳米线中除了会产生空位、间隙子等点缺陷,还会产生层错。辐照后,纳米线的杨氏模量和屈服应力均减小。通过研究不同尺寸的纳米线,发现相同辐照条件下,大尺寸纳米线中产生的缺陷个数较少。 (5)研究了表面结构和辐照缺陷对纳米线力学行为的影响。通过研究具有相同轴向、不同表面结构的纳米线,分析结构对纳米线力学性质的影响以及纳米线在拉伸和压缩下不同的力学响应。最后分析了以上纳米线的辐照效应,包括辐照缺陷的形成位置以及缺陷对纳米线力学性质的影响,发现辐照产生的缺陷容易逃逸到纳米线表面并聚集在纳米线的棱边和表面缺陷处,辐照缺陷和表面结构都会削弱纳米线的力学性能。