与国内相比，国外的研究相对较早，M.deKoning[14]等用二维和三维计算机模拟以及线张力模型对FCC金属晶界与位错的交互作用做了研究。El-Dasher,BassemSamy[15]研究了柱状铝晶界与位错的交互作用。

本课题用分子动力学模拟方法，用程序Lammps模拟二维周期性边界条件和三维周期性边界条件下的多晶bcc－W的拉伸过程，在这个模拟过程中建立多晶结构的原子模型，在原子尺度上模拟拉伸过程中的微观结构变化，考察不同应变速率条件下拉伸过程中的原子尺度结构变化。通过模拟拉伸实验可以得到在拉伸过程中金属原子的具体位置，晶界强度等性质，进一步的讨论晶界在金属拉伸过程中所起的作用及其运作机制，为整个研究提供更丰富的理论数据。

2 分子动力学方法

2.1 基本介绍

随着科技的发展，计算机对人类的生产和生活起着重要的作用，而计算机模拟最开始是被用来开发电子计算机用途的一种工具，被用来开发核武器和破译密码的。后来，随着科技的发展，人们逐渐重视起来计算机模拟用于非军事的研究。计算机模拟涉及一门重要的科学就是计算物理学。

计算机物理学有一极大优势就是它可将理论物理和实验物理结合起来，不仅可以验证预测的推论是否正确，还可以为实验提供更多的计算支持使其更有说服力。材料科学作为一门重要的物理学，主要研究材料的组成，结构，性质，工艺和性能之间的关系。在此领域内，分子动力学模拟是运用较多的一种计算机模拟方法，分子动力学方法，是可以利用计算机建立材料原子，分子水平结构，选择合适的体系模拟材料的力学物理和化学性能。再者，分子动力学方法不仅可以对晶体进行静力学行为的模拟，还可以进行动力学行为的模拟。而且在许多实验中，采用分子动力学模拟的方法可以帮我们绕过一些特殊研究对象对时间尺度，空间尺度及实验条件有严苛的要求而引发的困难，从原子与分子的尺度了解晶体对应力的响应并分析有关作用机制，在当今及未来都是一种十分有效的研究手段。

Alder[16]等是分子动力学方法理论的奠基人，他们在硬球模型下采用分子动力学研究气体和液体的状态方程，在1957年他们，经过多次尝试之后开创了分子动力学研究物质宏观性质的先例。后来又经过Andersen[17]、Less、Gillan、Nose、Car[18]等人的改进使得分子动力学模拟方法较为完善和成熟。其基本思想是首先将物质看成由原子和分子组成的粒子系统，将质心定为可运用牛顿力学描述运动行为的粒子，将每一个单独的原子核认为都是按照牛顿定律运动的，然后运用差分近似的方法求解所有粒子的运动方程，通过求解每个粒子的运动方程可得到N个经典粒子同时刻的运动状态即位置、速度和能量。再者由此推算体系在某一温度压力的条件下的热力学性质和径向分布函数，研究对象的结构和性质，不仅可以描述其宏观的物理性质还可以推测体系微观模拟过程的微观机理。

2.2 边界条件

下一步就该建立模型了，由于研究对像不同，原子的初始位置也会不同，周期性边界条件是将设定好数量的原子放在一个元胞中，其基本尺寸是L，其他单元与其完全相同，并且元胞在各个方向上周期复制，在分子动力学模拟中引入周期性边界条件可使模型中处于边界处的原子受力较为全面。从而消除了边界效应。分子动力学中有两个核心算法，其一是选择合适的势函数，其二是建立和求解运动方程。在计算中，牛顿运动方程详细地描述了粒子的位置变动和速度变化的关系。 多晶钨拉伸过程的原子模拟(4):http://www.chuibin.com/cailiao/lunwen_205158.html