方 洲，刘晓波，徐庆军

（南昌航空大学 航空制造工程学院，江西 南昌 330063）

1 引言

近五十年来，铝已成为世界上最为广泛应用的金属之一。但是，铝很容易受到温度，压力等因素的影响；同时在制造过程中，存在着不可避免的各种缺陷，如缩孔、砂眼、气孔、夹渣、微观裂纹、杂质、孔洞、刻痕、切口等，这些缺陷容易降低铝材的质量，并在宏观上影响成品力学性能，甚至导致材料断裂失效[1-2]。断裂失效造成的事故往往使生命和财产蒙受巨大的损失。我们常常看到的列车出轨、飞机失事、桥梁坍塌以及各种大小车祸等均是由材料缺陷演变的断裂失效所致[3]。因此，掌握金属内部的裂纹、孔洞等缺陷的演变规律，对于预防类似事故的发生具有重要的指导作用。

随着科学技术的快速发展，特别是计算机技术的发展，使需要大量计算的分子动力学方法得以兴起和广泛应用[4-8]。文献[9]对铝单晶中心贯穿微裂纹的愈合过程进行了分子动力学模拟。结果表明，当加热温度超过临界温度，或外加压应力Kl超过临界值时微裂纹将完全愈合。文献[10]利用嵌入原子模型方法在型加载情况下，研究单晶Ni在有缺陷和没有缺陷下的裂纹扩展情况。获得了裂纹尖端的临界负载和应变能的分布。分子动力学模拟根据原子间势函数不同的获取方法，又可以分为经典分子动力学和现代分子动力学。经典分子动力学是以牛顿力学为基础来计算原子间的相互作用，而现代分子动力学里的原子相互作用的计算是基于量子力学考虑了电子的影响。……