基于多尺度方法的单晶硅纳米切削

作     者：朱朋哲 房丰洲 

作者机构：天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津市微纳制造技术工程中心天津300072 

出 版 物：《黑龙江科技学院学报》 (Journal of Heilongjiang Institute of Science and Technology)

年 卷 期：2012年第22卷第4期

页      面：348-353页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2011CB706703) 国家自然科学基金纳米制造重大计划重点项目(90923038) 

主　　题：纳米切削 多尺度 单晶硅 相变 

摘      要：通过在关键区域采用分子动力学(原子)描述、在远场弹性变形区域采用有限元(连续介质力学)描述建立了单晶硅纳米切削的多尺度模型。在边界区域,分子动力学和有限元互为彼此提供边界条件从而实现分子动力学区域和有限元区域的耦合。利用多尺度模型研究了单晶硅的纳米切削过程,结果表明纳米切削中工件以推挤的方式在刀具前方形成切屑。纳米切削中工件的原子键长分布、不同配位数的原子数变化和工件MD区域的原子构型的研究表明,纳米切削中发生了4配位的金刚石立方α-Si向6配位的β-Si结构的转变,即相变是纳米切削中硅的主要变形机制。该研究实现了单晶硅纳米切削的多尺度建模,为进一步探索纳米切削的微观机理提供了一种有效手段。