非局部理论是研究纳米力学的有效方法之一,目前该理论及应用领域内存在两类彼此矛盾的模型,即非局部效应"削弱模型"与"增强模型"。针对这种矛盾,一方面,直接从非局部高阶微分本构入手,深入探寻非局部应力场的结构特征和影响模式,探讨非局部效应的物理内涵和作用趋势,以及确定非局部材料常数的有效途径。另一方面,为判别两种不同的非局部模型的合理性和有效性,采用三种途径①完善超薄结构动力学的半连续模型,分析表面原子层的弛豫效应对结构动力学行为的影响,将结果所反映的尺度效应与非局部效应作对比;②在半连续模型的基础上构建晶格动力学模型,以晶格点阵结构衡量非局部连续体模型;③通过纳米结构的分子动力学模拟,获取简单结构的动力学行为特征及演化,进而用模拟结果来验证理论模型。本项目通过深入探讨纳米结构的非局部效应,同时以对比研究给出两种非局部模型的内在成因,为纳机电系统中典型结构的性能分析和设计制造提供理论依据。
英文主题词nonlocal theory;semi-continuum model;molecular dynamics simulation;scale effect;micro/nano-mechanics