微尺度下热和热机耦合特性的分子动力学模拟

随着超短脉冲激光的发展和在微尺度加工中的广泛应用，准确描述时间和空间微尺度下的热传导和热机耦合效应日益重要。本项目采用分子动力学方法，研究在时间超短情形下瞬态热冲击作用时材料的热传导和热机耦合行为，揭示微尺度下热传导和热机耦合效应的本质，为超短脉冲激光加工提供可靠的理论指导。将热载荷分成动能和势能两部分施加于受热结构或将热载荷全部以动能形式施加给受热原子、原子间距由温度确定，获得不同载荷施加方式对热的波动性（第二声效应）和热机耦合效应的影响，通过比较，得到瞬态热载荷合理的施加方式。采用不同势函数研究瞬态热冲击问题，比较势函数对结果的影响，获得能更加准确描述材料热及热机耦合的势函数。建立含微孔的晶体结构，研究多孔材料微尺度热和热机耦合的行为，获得多孔材料广义热弹性行为的微观解释。同时，还将采用宏观方法分析扩散效应对热机耦合的影响，获得对广义热弹性问题更加全面的认识。